JP2009044096A - Semiconductor apparatus and method of manufacturing same - Google Patents
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Description
本発明は、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 and a manufacturing method thereof.
近年、薄膜トランジスタ及びそれを用いた薄膜電子回路は、ガラス基板等の種々の基板上に電子機能回路を作製することができ、すでに液晶表示装置の画素スイッチング素子や表示信号の駆動回路の一部に用いられている。 In recent years, a thin film transistor and a thin film electronic circuit using the thin film transistor can be used to form an electronic functional circuit on various substrates such as a glass substrate, and are already used as a part of a pixel switching element of a liquid crystal display device or a display signal driving circuit. It is used.
図13には、石英基板上に形成される従来の薄膜トランジスタの構成例を示す。この薄膜トランジスタ100は、絶縁体の石英基板1上に設けられた半導体層104を中心に形成される。すなわち、薄膜トランジスタ100は、アイランドに分離された素子領域となる半導体層104と、ゲート絶縁膜105と、ゲート電極106と、層間絶縁膜7とが積層され、さらに、上表面からホール状に半導体層104に達するTi膜108とアルミニウム膜109の積層膜からなるソース電極/ドレイン電極110が形成されたものである。
FIG. 13 shows a configuration example of a conventional thin film transistor formed on a quartz substrate. The
これらの製造工程は(1)能動素子となる薄膜(半導体膜、絶縁膜、導体膜)の成膜及びその改質・加工に関する工程(2)受動素子および素子間配線となる薄膜(導体膜、絶縁膜)の成膜及びその改質・加工に関する工程からなり、Si等の半導体基板上に大規模集積回路(LSI)を形成する工程と類似している部分が多い。しかし、薄膜トランジスタ及びそれを用いた薄膜電子回路においては、その能動素子となる半導体部分に、任意の基板上に形成されたアモルファスSi薄膜、ポリSi薄膜或いは、それらの膜の結晶性を高めた改質膜が用いられている。従って、薄膜トランジスタ及び薄膜電子回路における能動素子等の高性能化、微細化がLSI並に進めば、大型ガラス基板などさまざまな材質、寸法の基板上に直接様々な高機能電子回路を形成し得る可能性を持つ。 These manufacturing processes are as follows: (1) Formation of a thin film (semiconductor film, insulating film, conductor film) to be an active element and modification and processing thereof (2) Thin film to be a passive element and inter-element wiring (conductor film, Insulating film) and processes related to modification and processing thereof, and there are many parts similar to the process of forming a large scale integrated circuit (LSI) on a semiconductor substrate such as Si. However, in a thin film transistor and a thin film electronic circuit using the thin film transistor, an amorphous Si thin film, a poly Si thin film formed on an arbitrary substrate, or a modification that improves the crystallinity of the film is formed on a semiconductor portion serving as an active element. A membrane is used. Therefore, if high performance and miniaturization of active elements and the like in thin film transistors and thin film electronic circuits have progressed to the same level as LSIs, it is possible to form various highly functional electronic circuits directly on substrates of various materials and dimensions such as large glass substrates. Have sex.
薄膜トランジスタにおいて高性能化、微細化を実現するには、素子を構成する各種薄膜の物性の制御だけでなく、各薄膜の寸法、形状を高精度に加工する技術が不可欠である。能動素子として、MOSトランジスタを例にとれば、導電体であるゲート電極の微小幅加工や絶縁体である層間絶縁膜への微小な深いコンタクトホール加工において、断面形状制御を含めた高精度な加工技術が要求される。 In order to realize high performance and miniaturization in a thin film transistor, not only control of physical properties of various thin films constituting the element but also technology for processing the dimensions and shape of each thin film with high precision is indispensable. Taking an MOS transistor as an example of an active element, high-precision processing including cross-sectional shape control in processing a minute width of a gate electrode that is a conductor and processing a minute deep contact hole in an interlayer insulating film that is an insulator Technology is required.
これらの加工精度の要求に対し、Si基板上のLSIの精密加工では、非特許文献1あるいは非特許文献2に開示されているように、プラズマプロセスの1つであるリアクティブイオンエッチング(RIE)技術が広く用いられている。
In response to these processing accuracy requirements, in precision processing of LSI on a Si substrate, as disclosed in
このRIE技術は、プラズマ中にできたイオンとラジカルが同時に薄膜に作用し、物理的かつ化学的にエッチング処理を行うものである。即ち、このRIE技術は、薄膜の加工形状を制御できる異方性エッチングが可能であるとともに、加工したい薄膜とその下に位置し加工されないことが望ましい下地膜とのエッチング速度の比(選択比)を大きくすることができるという特徴がある。また、近年このような加工プロセスを実現する量産装置も種々開発されている。
RIE技術を用いた薄膜の加工の方法について図14Aを用いて説明する。図14Aはリアクティブエッチング装置(RIE装置)により被処理基板101をエッチング処理している所を示す概略断面図である。図14Aに示すように被処理基板101は、エッチング工程に際しRIE装置のRF電極14上に直接装着される。RIE装置は、生産効率の観点から被処理基板のハンドリングを、処理チャンバ内の処理位置に装着及び回収できる自動搬送機構を用いて行っている。そのため、後述するようにRF電極14には被処理基板101の受け渡しを自動的に行うための例えば、昇降する突き出しピンが必要となり、それらの部品のスペースのため空隙部17が存在する。ここで空隙部とは突き出しピン等の部品が稼動するために必要な空隙だけでなく、殆どのRIE装置で実施されているように突き出しピン部品が電極と電気的に絶縁されている場合は、部品の閉める体積分も電極としての機能は果たさないため空隙と見なされる。すなわち、突き出しピン機構に関して発生する空隙を単純化して矩形断面で示し高周波電極として有効に働かない箇所、空隙17として図示している。次に、図14Aに戻り、この図及び関連する図を用いてRIE処理における課題を説明する。
A thin film processing method using the RIE technique will be described with reference to FIG. 14A. FIG. 14A is a schematic cross-sectional view showing a state where the substrate to be processed 101 is etched by a reactive etching apparatus (RIE apparatus). As shown in FIG. 14A, the substrate to be processed 101 is directly mounted on the
周知なように、RIE装置においては、処理チャンバ301内をプロセスガス雰囲気にしたのち、RF電極14に高周波電源19からブロッキングコンデンサ18を介して高周波電力を印加する。すると、処理チャンバ301内には、バルクプラズマ領域12が発生するとともにシース領域13が発生し、エッチング速度の向上に寄与する自己バイアス電位Vdcが生じる。被処理基板101の基板101がガラス基板や石英等の絶縁体である場合には、RF電極14に存在する空隙17の容量分が影響して基板内のこの領域に関する自己バイアス電位が低減する。その結果、被エッチング膜203が絶縁体の場合、空隙17の上方部領域にあるの基板101の絶縁体エッチング膜に対しては、エッチング速度が遅くなる。図14Aにおいて、16はエッチングのマスクとなるパターン化されたレジストを示しており、この断面図では12箇所のレジスト16の被覆部分がありそれに対応した13箇所のレジスト開口部が図示されている。、その内空隙17の上方にある中央の6箇所レジスト開口部に関しては絶縁体被エッチング膜203の膜べりが少なくエッチング速度が低下していることを示している。このようにRF電極14と基板の間の空隙17に呼応したエッチング速度分布が生し、高精度加工の阻害要因となる。注意すべきことは、この問題は、一般のLSIのプロセスにおけるように基板101がSi基板すなわち導電性を有する基板においては生じないと言うことである。何故ならば、導電体の基板では、基板面の一部が電極の面に接触していれば基本的に基板全体のどの場所でも基板の電位は電極の電位と同電位になっていると考えてよいからである。
As is well known, in the RIE apparatus, the
また、基板101が絶縁体であっても被エッチング膜が導電体の場合、エッチングの初期において導電体である被エッチング膜が基板の上面全体を覆っている状態であれば、被エッチング膜全体は同電位となるため、RF電極14の空隙部17によるエッチング速度の不均一性は生じない。しかし、エッチングが進み、被エッチング膜がアイランド状に孤立した時からこの導電体である被エッチング膜による基板全体を同電位にする作用は消滅しエッチング速度が不均一となる。この現象について被エッチング膜203が導電体のゲート電極106である場合につき、さらに詳しく説明する。図14Bは、絶縁体である基板101上で、被エッチング膜のゲート電極106をRIEでエッチングしている途中を示す断面図である。図14Aで被エッチング膜が絶縁体であった点を除いて、図14Bは図14Aと同一の構成であり、同一の番号は同一のものを示す。図14Bは、エッチング初期の段階で導電体の被エッチング膜が基板全面を覆っているため、基板面内で同電位であり、エッチング速度の面内分布は生じていない。図14Cはさらにエッチング加工が進み下地の露出が始まろうとする段階の断面模式図を示す。RIEを含むプラズマドライエッチングプロセスでは、エッチングする溝あるいは孔の寸法が小さくなり深くなるとエッチング速度が低下する傾向を持つ。これは、細く深い溝の底まではエッチング反応に関与する化学種あるいは運動エネルギーを持った粒子成分が届きにくく、また、反応後の生成物が除去され難くなることによる。すなわち、図4Cに示すように広い領域をエッチングするパターン部ではエッチング速度が速いため、すでに下地が露出しているが、細い溝の部分はエッチング速度が遅くまだ、被エッチング膜が残っていると言う状況が容易に発生し得る。このような場合、中央の被エッチング膜であるゲート電極膜106A及び106Bは周囲のゲート電極膜106C或は106Dと分離しアイランド状の膜になり、アイランド状になった空隙17の上方の領域のVdcは周辺部より低くなり、エッチング速度が低下する。結果として、図14Dに示すようにさらにエッチング加工が進んだ状態において、周辺部ではゲート電極の加工が終了しているのに基板と電極間に空隙部17の存在する中央部ではゲート電極膜106A、106Bがまだ残っているという加工上の問題が発生する。
In addition, even if the
次に上記したRF電極における空隙部17に関する補足説明をする。
Next, a supplementary explanation regarding the
RF電極14には、図15に示すように被処理基板101の受け渡しを自動的に行うための例えば、昇降する突き出しピン202がリフト機構として設けられている。
For example, as shown in FIG. 15, the
搬送機構により被処理基板101を突き出しピン202の上方に移動した後、突出しピン202を上方に突き出すことにより、被処理基板101は突き出しピン202の上に受け渡される。なお、ここで、搬送機構とは一般に良く知られているフォーク状でその上に基板を搭載して上下左右に基板を運ぶ機構を示し、図示は省略している。その後、搬送機構は突き出しピン202に接触しないように退避する。次に突き出しピン202が、RF電極14内に下降することにより図15に示すように被処理基板101をRF電極14の予め定められた位置に載置する(ローディング)。
After the substrate to be processed 101 is moved above the
次に、エッチング処理が終了し、被処理基板101を搬出するとき、突き出しピン202は、RF電極14内から上方に移動して被処理基板101をRF電極14上から持ち上げる。この状態で搬送機構が被処理基板101の下方に移動した後、突き出しピン202が下方に下がることにより、搬送機構は被処理基板101を突き出しピン202から受け取り、次の位置に搬送する(アンローディング)。
Next, when the etching process is completed and the substrate to be processed 101 is unloaded, the
このように被処理基板101をRF電極14上にローディング、アンローディングするため、RF電極14には突き出しピン202が移動可能な大きさの径の孔が開口され、RIE処理中には図15に示したように、その孔の内部に突き出しピン202が配設されている。突き出しピン202をスムーズに昇降させるために、突き出しピン202と孔との間には、所定のクリアランス(空隙)が設けられている。このクリアランスの大きさは数10μm程度でチャネル領域の面積が数μm角程度の薄膜トランジスタの数〜十数個分に相当する大きさである。
In order to load and unload the
また、RIE処理中の状態では下降した突き出しピン202の先端がRF電極14上面より出ないように調整するが、突き出しピン202の先端と電極上面を全く同一面にするという調整は難しい。さらに繰り返し駆動するに従い部品精度等により先端位置が位置ずれを起こす虞があるため、基板101の底面と突き出し202の上面には空隙を持たせて調整する必要がある。上記した機構的な制約のため、被処理基板101底面とRF電極14の間には、密着していない箇所(空隙)が存在する。
Further, while the RIE process is being performed, adjustment is made so that the tip of the lowered
さらに突き出しピンは殆どの場合、RF電極と電気的に絶縁された状態にあるので、その場合にはRF電極の機能としては、突き出しピン202のために設けられた孔部そのものがRF電極14の空隙(図14A〜図14Dにおける空隙17)となる。この空隙を小さくするため、複雑な機構を用いて突き出しピン202をRF電極と電気的に接続した場合においても上記したように突き出しピン202を稼動させるために必要なクリアランスの相当する空隙はRF電極に存在することになる。以上に述べたように、従来のRIE技術を用いて絶縁体基板1上の薄膜を高精度に加工しようとした場合、被処理基板101とRF電極14との間に存在する空隙17が影響して、被処理基板101の被処理面内にエッチング速度分布が生じ、高精度なエッチング加工の阻害要因となっている。
Further, in most cases, the projecting pin is electrically insulated from the RF electrode. In this case, as a function of the RF electrode, the hole provided for the projecting
そこで本発明は、プラズマ処理装置の電極に空隙部が存在しても絶縁体基板上の薄膜全域を均一に且つ高精度にプラズマ処理加工することができる半導体装置及びその製造方法を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention provides a semiconductor device capable of uniformly and highly accurately processing a thin film on an insulating substrate even when a gap exists in an electrode of the plasma processing apparatus, and a method for manufacturing the same. Objective.
本発明は上記目的を達成するために、半導体層、ゲート絶縁膜層、ゲート電極、ソース電極及びドレイン電極で構成されるトランジスタ素子が、絶縁性基板の一方の主面上に複数個設けられた薄膜トランジスタであって、前記絶縁性基板上の前記トランジスタ素子との間に介在し、前記半導体層側に接する絶縁膜層と、前記前記絶縁性基板側に接する導電性薄膜とによる積層膜を具備することを特徴とする薄膜トランジスタを提供する。 In order to achieve the above object, a plurality of transistor elements each including a semiconductor layer, a gate insulating film layer, a gate electrode, a source electrode, and a drain electrode are provided on one main surface of an insulating substrate. A thin film transistor, comprising: a laminated film formed of an insulating film layer in contact with the semiconductor layer and interposed between the transistor elements on the insulating substrate and a conductive thin film in contact with the insulating substrate A thin film transistor is provided.
さらに、絶縁体からなる被処理基板の一主面の全面上に導竃性薄膜を形成する工程と、前記導電性薄膜上に素子領域分離のためのベース絶縁層を形成するエ程と、前記ベース絶縁層上にエッチングを含むプラズマ処理により薄膜トランジスタ素子を形成する工程と、を具備し、前記プラズマ処理下において、前記導電性薄膜を前記プラズマを発生させる電極に電気的に接続させて、前記導電性薄膜の電位を前記プラズマを発生させる電極と同電位で且つ均一な電位にする薄膜トランジスタの製造方法を提供する。 A step of forming a conductive thin film on the entire surface of one main surface of the substrate to be processed made of an insulator; a step of forming a base insulating layer for element region separation on the conductive thin film; Forming a thin film transistor element on the base insulating layer by plasma treatment including etching, and electrically connecting the conductive thin film to an electrode for generating the plasma under the plasma treatment. Provided is a method for manufacturing a thin film transistor in which the potential of the conductive thin film is the same as that of the electrode for generating plasma and a uniform potential.
本発明によれば、RIE装置の電極上面と基板底面の間に空隙が存在してもRIEプロセス中の基板面内のVdcが均一化されエッチング速度の面内均一性が向上し、絶縁体基板上の薄膜をRIE処理により高精度に加工でき、高精細且つ高品質の薄膜トランジスタ及びその製造方法を提供することができる。 According to the present invention, even if there is a gap between the upper surface of the electrode of the RIE apparatus and the bottom surface of the substrate, the Vdc in the substrate surface during the RIE process is made uniform, and the in-plane uniformity of the etching rate is improved. The upper thin film can be processed with high accuracy by RIE processing, and a high-definition and high-quality thin film transistor and a method for manufacturing the same can be provided.
さらに本発明では、絶縁体基板の薄膜トランジスタを形成する側の表面に導電体薄膜を形成しているが、この導電体薄膜が電極と同電位になるよう構成した場合は、絶縁体基板の厚さ変動によるエッチング速度の変動を解消することができる。 Furthermore, in the present invention, a conductor thin film is formed on the surface of the insulator substrate on the side where the thin film transistor is formed. When the conductor thin film is configured to have the same potential as the electrode, the thickness of the insulator substrate is reduced. Variation in the etching rate due to variation can be eliminated.
以下、図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。
第1の実施形態は、絶縁性基板上に導電性薄膜を設け、この導電性薄膜上に絶縁層を設け、この絶縁層上に島状に複数個の半導体薄膜を形成し、さらに絶縁層、配線層を形成して薄膜トランジスタに加工した半導体装置である。この実施形態を図1〜図9を参照して具体的に説明する。図1は、絶縁体からなる基板上に複数個形成される薄膜トランジスタの1個を拡大して説明するための断面図であり、本発明の第1の実施形態に係る薄膜トランジスタ(TFT)の断面構造を示す。薄膜トランジスタ50は、絶縁体からなる基板例えば石英基板1と、この石英基板1の一方面上に設けられた導電性薄膜2と、この導電性薄膜2上に設けられたベース絶縁層3からなる積層構造51の上層に形成される。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
In the first embodiment, a conductive thin film is provided on an insulating substrate, an insulating layer is provided on the conductive thin film, a plurality of semiconductor thin films are formed in an island shape on the insulating layer, an insulating layer, A semiconductor device in which a wiring layer is formed and processed into a thin film transistor. This embodiment will be specifically described with reference to FIGS. FIG. 1 is a cross-sectional view for enlarging and explaining one of a plurality of thin film transistors formed on a substrate made of an insulator, and a cross-sectional structure of a thin film transistor (TFT) according to a first embodiment of the present invention. Indicates. The
この薄膜トランジスタ50は、ベース絶縁層3上に、アイランド状に分離された半導体層4と、ゲート絶縁膜5例えばSiO2膜と、ゲート電極6例えばMoW合金と、層間絶縁膜7例えばSiO2膜及びその上層に配設されるソース電極10、ドレイン電極11の上部配線層が積層されて形成される。
The
ここで、従来の技術と同様に層間絶縁膜7とゲート絶縁膜5のソース・ドレイン領域に適合する予め定められた位置の一部をホール状にプラズマエッチングして、半導体層4を露出させてコンタクトホールを形成する。このコンタクトホールにTiバリアメタル8とアルミニウム(1.5%Si含有)9の積層膜からなるソース電極10及びドレイン電極11が充填され半導体層4と上部配線層が電気的に接続される構造となっている。
Here, as in the prior art, a part of the predetermined positions matching the source / drain regions of the
本実施形態の特徴は、薄膜トランジスタ50が設けられる基板1側に導電性薄膜2および薄膜トランジスタ50を電気的に分離するための絶縁層3が設けられていることである。このうち、絶縁層3の作用効果は導電性薄膜2を設けても半導体層4が他の薄膜トランジスタを形成する他の半導体層(図2は図示されていない)と電気的に短絡することがないようにすることであり、所謂素子分離である。一方、導電性薄膜2の作用効果は以下に述べる通りである。導電性薄膜2は、図1の薄膜トランジスタ50の中で特にゲート電極6の加工寸法精度を向上する上で効果を示す。その作用効果を、図2に示すゲート電極6の加工に用いたRIE装置の構成例を参照して説明する。
A feature of this embodiment is that an insulating
図2において、前述した図14Aと同一の構成部位には同じ参照符号を付して、その説明は、省略するが、図14Aで述べたようにRF電極14の上方には、RF放電により、シース領域13と、バルクプラズマ12が形成される。また、図2において、被処理基板101の構成として絶縁性の基板1の表面に導電性薄膜2、ベース絶縁層3、MoW膜6及び、レジストマスク16が図示されている。なお、図1において示した半導体薄膜4等のその他の膜はここで説明する作用効果に直接関与しないため複雑さを避ける上で図2においては省略している。また、レジストマスク16のパターンは説明のためモデル化したもので実際に用いたパターンとは異なっている。また、本実施形態の被処理基板101を載置するRF電極14の中心部には、径40mm、深さ約10mmの基板搬送機構のため必要な空隙部17が存在する。
In FIG. 2, the same components as those in FIG. 14A described above are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted. However, as described in FIG. A
このようにしてRIEプロセスを実行した場合、RF電極14の例えば中央部に被処理基板をハンドリングするためのリフタピン機構設置用凹み部即ち空隙部17が存在しても、被処理基板に導電性薄膜2が設けられているため、被処理基板表面に均一な電界が形成され、均一にエッチング加工される。即ち、RF電極14の凹み部17に対向する被処理基板の領域のエッチング速度が遅延するという問題の発生を回避することができる。
When the RIE process is performed in this manner, even if there is a lifter pin mechanism installation recess, that is, a
次に、図3(a)〜(e)及び図4(a),(b)に示す薄膜トランジスタの製造工程図及び図5のステップS1〜S15に示す製造工程フロー図を参照して、図1に示した薄膜トランジスタの製造工程の実施形態について説明する。本実施形態では、絶縁体基板の一例として、直径φ150mm、厚さt0.625mmの石英基板に回路素子を形成する例について説明する。 Next, referring to the manufacturing process diagram of the thin film transistor shown in FIGS. 3A to 3E and FIGS. 4A and 4B and the manufacturing process flow chart shown in steps S1 to S15 in FIG. An embodiment of a manufacturing process of the thin film transistor shown in FIG. In the present embodiment, an example in which circuit elements are formed on a quartz substrate having a diameter of 150 mm and a thickness of t0.625 mm will be described as an example of an insulator substrate.
まず、図3(a)に示すように、絶縁体からなる基板1(本実施例では石英基板)の一方面上に導電性薄膜2をスパッタリング装置を用いて成膜する[図5:ステップS1,S2工程]。勿論、他の成膜方法を用いてもよく、例えばCVD方法や蒸着方法でも構わない。この時の導電性薄膜2の仕様については後述するが、本実施形態では、MoW(W:30atm%)の膜厚200nm厚の膜を用いた。
First, as shown in FIG. 3A, a conductive
次に、図3(b)に示すように、導電性薄膜2の上面にCVD法を用いて、ベース絶縁層3例えば、膜厚1μm程度のSiO2膜を形成する[図5:ステップS3工程]。次に、ベース絶縁層3及び導電性薄膜2の上面上に、半導体薄膜4となるa−Si膜(非晶質シリコン薄膜)をCVD法により成膜する[図5:ステップS4工程]。その後、必要に応じて熱処理、例えばレーザ照射法を用いてa−Si薄膜を結晶化した後[図5:ステップS5工程]、ホトリソエッチングにより図3(c)に示すように、電気的に分割された半導体薄膜4のアイランドを形成する[図5:ステップS6工程]。図3(c)では、複数個のアイランドの代表として、1つの半導体薄膜4のアイランドを記載している。また、a−Si薄膜に替わって、ポリシリコン薄膜を半導体薄膜4としてもよい。
Next, as shown in FIG. 3B, the
次に、図3(d)に示すように、基板1上の導電性薄膜2、ベース絶縁層3、半導体薄膜4の表面上に30nm厚のゲート絶縁膜5をCVD法により成膜する[図5:ステップS7工程]。この時、半導体薄膜4上に成膜したゲート絶縁膜5の厚さを後に示す基板面内の要所部において測定する。なお、ゲート絶縁膜4の厚さは分光エリプソメータにより非破壊で測定することができる。この状態が図3(d)に示されている。
Next, as shown in FIG. 3D, a
次に、ゲート電極を形成するためにスパッタリング法を用いて膜厚例えば200nmのMoW膜60を図3(e)に示すように形成する[図5:ステップS8工程]。このMoW膜60をゲート電極パターンに加工する工程を図4(a)、(b)を用いて説明する。図4(a)に示すように、MoW膜60の上にゲートパターンを形成するためのレジストマスク16をホトリソプロセスにより形成した後、前述したRIE法によりエッチング処理を行う[図5:ステップS9工程]。エッチングは電極にRF出力が印加でき、さらにプラズマ密度を向上するためにマイクロ波も導入できるマグネトロン型マイクロ波プラズマエッチング装置を用いた。このRIE法によるエッチング処理において、図4(a)に示したように、基板押さえ部材31が基板端部のMoW膜60を上から抑えている。本実施例では、基板押さえ部材31は構造部31Aと電極14と電気的に接続されている端子板31Bからなる。これにより、端子板31BはMoW膜60を介して導電性薄膜2と導通するため導電性薄膜2は電極14とほぼ同電位になる。基板押さえ部材31は基板1を温度調整されているRF電極に密着させクランプするための機能も有する。
Next, a
図4(a),(b)において、32は。ゲート膜残り検知端子であり、MoW膜60と先端が接触している。ゲート膜残り検知端子32は、基板の複数の基板端部に設けて、抵抗が増加によりエッチングの進行具合をそれぞれに検知して判断する。例えば、1/2π(rad)毎に、4箇所に設けてもよい。これらのゲート膜残り検知端子32間における抵抗の増加により、エッチングが進行し膜厚が少なくなったことを判断する。ゲート膜がほぼなくなったと判断した時点より、エッチング条件を変更する。すなわち、異方性エッチングのRIEから、RF電力が小さくしたがってVdcが低くより選択性の良い化学的エッチング条件に変更することにより、異方性エッチングと高選択性エッチングを両立させている。なお、このゲート膜残り検知端子32を用いたゲート残り検知機構は、前記した本発明の効果であるRIEプロセス中の基板面内のVdcを均一化しエッチング速度の面内均一性を向上させるためのものではなく、RIEプロセスにおける選択性をさらに向上させるためのものである。したがって、エッチングプロセスとして、ゲート膜残り検知端子32を用いない実施形態と用いた実施形態の両方の条件を用いてその結果を比較した。具体的には図6に示すエッチング条件にによってMoW膜60のエッチング加工を実施した。図6には後述する比較例におけるエッチング条件も合わせて示す。
4 (a) and 4 (b), 32 is. It is a gate film remaining detection terminal, and the
エッチング処理が完了することにより図4(b)に示すように、MoW膜60は加工されてゲート電極6となる。その後、レジストマスク16をレジストアッシング装置を用いて除去する。ここで、このエッチングプロセスにおける選択性を評価するためエッチング前に測定した箇所同様の箇所のゲート絶縁膜5の膜厚を分光エリプソメータにより測定する。この測定によりMoW膜60のエッチング加工において下地に相当するゲート絶縁膜も膜べりが評価できエッチング選択性を評価することができる。
When the etching process is completed, the
次に、イオン注入によりP+イオンをMoW膜6をマスクとして注入することにより半導体薄膜4に図1に示すようにソース領域4S及びドレイン領域4Dを形成する[図5ステップ:S10工程]。次に、CVD法を用いてSiO2膜からなる層間絶縁膜7を成膜する[図5:ステップS11工程]。さらに前期のイオン注入工程等により損傷を受けた半導体層4S,4Dの結晶性をアニール処理により回復させた後、ホトリソエッチングにより層間絶縁膜7上の予め定められた位置にホールを形成して、半導体薄膜4のソース領域4S及びドレイン領域4Dの一部を露出させる[図5:ステップS12工程]。
Next, P + ions are implanted by ion implantation using the
その後、ソース及びドレイン電極を形成するために導電体膜例えばTi膜8とアルミニウム膜9(1.5%Si含有)の積層膜を形成する[図5:ステップS13工程]。最後にホトリソエッチングによりソース電極10及びドレイン電極11を図1に示すように形成する[図5:ステップS14工程]。その後、トランジスタ特性の測定を行う[図5:ステップS15工程]。
Thereafter, in order to form source and drain electrodes, a conductive film, for example, a laminated film of a
図7は本実施形態で用いた基板1の平面図である。B1,C1等の符号のついた領域はホトマスクによる1回の露光領域約20mm□に相当する。すなわち、上記した薄膜トランジスタ50について同一の設計寸法のもの(各薄膜層のパターンを同一のホトマスクで露光したもの)を、A2〜A5,B1〜B6,C1〜C6,D1〜D6,E1〜E6,F2〜F5で示される各ブロック毎(計32ブロック)に作ることができる。したがって、もし薄膜トランジスタを形成する各薄膜の物性及び膜厚が基板1の面内で均一であり、且つ各薄膜のパターニングにおける加工寸法や加工形状も面内で均一であれば同一特性の32組のトランジスタを得ることが出来る。以下の特性評価は基板中央部に相当するD3領域に形成した薄膜トランジスタと基板端部に相当するA4領域に形成した薄膜トランジスタの特性を比較することにより基板面内の特性の均一性が達成されているかを検証する。
FIG. 7 is a plan view of the
図8に、図6に示した実施例1〜4及び比較例1〜3のゲート電極のエッチング条件によってエッチング処理して形成した薄膜トランジスタの特性を示す。本実施形態によるものが実施例1〜4で、従来技術によるものが比較例1〜3である。比較例1〜3は、図12に示した構造の薄膜トランジスタであり、図1に示した本実施形態の薄膜トランジスタとは導電体薄膜2及びベース絶縁層3がない点で異なっている。各実施例と各比較例ともTFTにおけるゲート長、ゲート幅はそれぞれ、1μm、5μmと同一仕様である。また、実施例4を除いてゲート電極のエッチング加工条件などプロセス条件も同一のものを用いている。実施例4のみ図6に示した通りゲート電極のエッチングはゲート残り検知機構を使用した2STEPの条件で実施している。
図7に示すように、トランジスタのOFF電流におけるD3ブロックとA4ブロックの比較においては、実施例1〜4では、略同一特性でバラツキの少ない良好な結果が得られた。他方、比較例1〜3のD3領域のトランジスタのOFF電流値は実施例1〜4の値より2桁〜3桁高く、明らかな特性の低下が見られた。なお、ON電流に関しては各実施例、各比較例共、概ね良好な値を示している。
FIG. 8 shows the characteristics of the thin film transistor formed by performing the etching process according to the etching conditions of the gate electrodes of Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 to 3 shown in FIG. Examples according to this embodiment are Examples 1 to 4, and those according to the prior art are Comparative Examples 1 to 3. Comparative Examples 1 to 3 are thin film transistors having the structure shown in FIG. 12, and differ from the thin film transistor of this embodiment shown in FIG. 1 in that there is no conductive
As shown in FIG. 7, in the comparison between the D3 block and the A4 block in the OFF current of the transistor, in Examples 1 to 4, good results with substantially the same characteristics and little variation were obtained. On the other hand, the OFF current values of the transistors in the D3 region of Comparative Examples 1 to 3 were two to three orders of magnitude higher than those of Examples 1 to 4, and a clear deterioration in characteristics was observed. In addition, regarding the ON current, each example and each comparative example show generally good values.
比較例1におけるゲート電極膜の加工終了時のRIEプロセスでは、図14Dで示したように基板101の中央部と対向するRF電極14の間にリフトピン用の電極空隙17が存在するため(用いたRIE装置の電極における空隙は電極中央部40mmΦの寸法であるため領域D3ブロックはこの空隙の影響を受けるため)、中央部の基板面にはRIEエッチングにおけるイオン衝撃の寄与が減じて、エッチング速度が遅くエッチング残渣の除去能力が減じている。その結果、基板1中央部D3ブロックの薄膜トランジスタでは、ゲート電極6(MoW膜60)を加工後のゲート絶縁膜5のSiO2表面に導電体のW残渣が残っており、これがOFF電流増大に繋がった推定される。
In the RIE process at the end of the processing of the gate electrode film in Comparative Example 1, as shown in FIG. 14D, the lift
一方、実施例1のRIEプロセスでは、図2に示した基板1上に設けられた導電性薄膜2の作用により基板1の全面に亘って同電位となり、基板1の中央部にも周辺部と同程度の相応のイオン衝撃効果が働き、エッチング残渣が残らなかったと推定される。以上述べたように、本実施例1〜4では絶縁基板1面内でのばらつきが小さく良好なトランジスタ特性値が得られた。
On the other hand, in the RIE process of Example 1, the same potential is applied over the entire surface of the
次にゲート電極6のエッチング加工後(図4(b))におけるゲート絶縁膜5の膜べりの結果について述べる。基板面内の領域D3及びA4にある薄膜トランジスタについてゲート電極端から約0.1μm離れた位置のゲート絶縁膜5の厚さをそれぞれ、前記したようにゲート電極のエッチング加工前後に測定し膜べり量を求めた。結果を図9に示す。この値が小さい程、下地に影響を与えることなく、すなわち、選択性良くエッチング処理が実施できたことになる。
Next, the result of film removal of the
図9に示すゲート酸化膜の膜べり量を見て分かるように、実施例4は、ゲート膜残り検知機構を用いたことにより膜べり量が小さく、選択性がよいことが分かる。
実施例4は、ゲート膜残り検知端子32を用いて、MoW膜60(ゲート電極6となる膜)がエッチングされた時点を検知し、その時点までの条件を一般的なRIE条件の1st STEP、それ以後の条件を、RF電力を切った化学的プラズマエッチングに相当する2nd STEPとしているため選択性が向上している。
As can be seen from the amount of film slippage of the gate oxide film shown in FIG. 9, it can be seen that Example 4 uses a gate film remaining detection mechanism to reduce the amount of film slip and provide good selectivity.
In the fourth embodiment, the gate film remaining
これまでの結果をまとめると、本実施形態による薄膜トランジスタは、実施例1〜4と比較例1〜3のトランジスタ特性の結果(図8)から明らかなように基板面内の特性均一性の向上に効果があり、さらに実施例4の評価結果に示したように選択性の向上を同時に達成することもできる。 Summarizing the results thus far, the thin film transistor according to the present embodiment improves the uniformity of characteristics in the substrate surface as is clear from the transistor characteristic results of Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 to 3 (FIG. 8). There is an effect, and as shown in the evaluation results of Example 4, it is possible to simultaneously achieve improvement in selectivity.
このようにゲート電極加工において、基板面内の特性ばらつきが低減することは、後の製造工程におけるイオン注入工程等でのプロセス精度が向上することにも繋がり、TFT特性の向上及び信頼性向上に大きく寄与する。 As described above, in the gate electrode processing, the reduction in variation in the characteristics in the substrate surface also leads to an improvement in process accuracy in an ion implantation process or the like in a later manufacturing process, thereby improving TFT characteristics and reliability. A big contribution.
なお、実施例4において、エッチングの終点検出に面内のゲート電極膜の抵抗を測定する方法を用いたが、この方法に限らず、一般に用いられているプラズマ中の発光スペクトルの変化により検出する方法、プラズマ中の電位や実行負荷電圧を測定しプラズマ状態変化を検出する方法全般を用いることができることは言うまでもない。また、本実施形態ではソース・ドレイン領域を形成するために半導体薄膜層4にP+イオンをイオン注入してn−MOSの薄膜トランジスタを得ているが、勿論、P+イオンの代わりに例えば、B+イオンを注文すれば、p−MOSの薄膜トランジスタを構成することができる。
In Example 4, the method of measuring the resistance of the in-plane gate electrode film was used for detecting the end point of etching. However, the method is not limited to this method, and detection is performed by a change in emission spectrum in plasma that is generally used. Needless to say, a method and a general method for detecting a plasma state change by measuring a potential in a plasma and an effective load voltage can be used. In this embodiment, P + ions are ion-implanted into the semiconductor
次に第2の実施形態について、図10A,10B及び図11を用いて説明する。
図10A,10B及び図11による説明において、第1の実施形態で説明した構成部材と同等のものには、同じ参照符号を付し、その詳細な説明は省略する。
第2の実施形態は、前述した第1の実施形態において、装置的複雑さの要因となる可能性のあるゲート膜残り検知端子に関わる機構を省略することができるものである。
Next, a second embodiment will be described with reference to FIGS. 10A, 10B and FIG.
10A, 10B, and FIG. 11, the same reference numerals are assigned to the same components as those described in the first embodiment, and the detailed description thereof is omitted.
In the second embodiment, in the first embodiment described above, a mechanism relating to a gate film remaining detection terminal that may cause a device complexity can be omitted.
第2の実施形態の製造フローチャートを図11に示す。このフローチャートは、第1の実施形態の図5で示したフローチャートにおける、導電膜成膜工程[図11:ステップS22工程]の後、導電膜パターニング工程[図11:ステップS22工程]とゲート絶縁膜成膜工程[図11:ステップS28工程]後に、スルーホール形成工程[図11:ステップS29工程]の2つの工程を追加した製造工程である。 A manufacturing flow chart of the second embodiment is shown in FIG. This flowchart shows the conductive film patterning process [FIG. 11: Step S22] and the gate insulating film after the conductive film deposition process [FIG. 11: Step S22] in the flowchart shown in FIG. 5 of the first embodiment. This is a manufacturing process in which two processes of a through-hole forming process [FIG. 11: Step S29] are added after the film forming process [FIG. 11: Step S28].
図10A,10Bに示す(a)〜(g)は、第2の実施形態を製造工程の要所を説明するための断面図であり、図10B(g)は図10B(f)の平面図である。
第2の実施形態を示す製造工程フローチャート図10(g)のゲート絶縁膜成膜後の断面図を図10A(a)に示す。基板端部は、ゲート絶縁膜成膜時のクランプリングにより膜は形成しないようにしてある。図10B(g)は、実施形態1の図4(d)と見かけ上、同様の断面図となっている。但し、フローチャートの図11のステップS23に示す導電性薄膜のパターニング工程を経ているため、導電性薄膜2は、平面状のパターニングが施されている点が異なる。
FIGS. 10A and 10B are cross-sectional views for explaining the main points of the manufacturing process of the second embodiment, and FIG. 10B (g) is a plan view of FIG. 10B (f). It is.
FIG. 10A (a) shows a cross-sectional view after the gate insulating film is formed in the manufacturing process flowchart shown in FIG. 10 (g) showing the second embodiment. At the end of the substrate, no film is formed by the clamp ring when forming the gate insulating film. FIG. 10B (g) is a cross-sectional view that is apparently the same as FIG. 4D of the first embodiment. However, since the conductive thin film patterning step shown in step S23 of FIG. 11 in the flowchart is performed, the conductive
即ち、絶縁性の基板1上に導電性薄膜2を成膜した後、この導電性薄膜2を予め定められた必要な領域、例えば各TFT形成領域の下の領域にのみホトリソエッチングにより形成している。
That is, after forming the conductive
次に、露出した導電性薄膜2表面、ガラス基板1の表面上に絶縁膜3を成膜する。この絶縁膜3の周縁部を選択エッチングする。この絶縁膜3上に半導体薄膜4を成膜する。この半導体薄膜4を予め定められた必要な部分が残るパターン例えば各TFT形成領域に半導体薄膜4が形成されるパターンにより選択エッチングして複数個の島状半導体薄膜4を形成する。
Next, the insulating
次に、図10A(b)に示すように、絶縁性基板1の表面までスルーホール20をホトリソエッチングにより形成する。スルーホール20は、絶縁性基板1の表面まで届かなくても導電性薄膜2が露出するまで開ければ十分である。このスルーホール20は後の工程で形成されるゲート電極パターンと平面的に重ならない位置に形成する。次に、絶縁膜5上にゲート電極膜用のMoW膜6を成膜する(図10A(c))。
Next, as shown in FIG. 10A (b), a through
MoW膜60は、上記スルーホール20にも充填され、導電性薄膜2と電気的に接合する必要がある。換言すれば、スルーホール20の寸法(円形スルーホールの場合は、その径)は、MoW膜6がスルーホール20底面まで成膜するに十分な大きさにしておく(通常のスパッタリング成膜においては、2μ径以上在れば十分である)。以上により(図10A(c))において、MoW膜6と下部のパターン化導電性薄膜2は導通する。
The
次に、ゲート電極パターンを形成するためのレジストマスク21を形成してRIEプロセスを実行するための被処理基板101を形成する(図10A(d))。この被処理基板101は、プラズマエッチング装置内にハンドリングされRF電極14の予め定められた位置に位置合わせされて載置される(図10B(e))。マスク21をマスクとしてMoW膜6をプラズマエッチングする(図10B(f))。このプラズマエッチングは、RF電極端子兼基板押さえ部材31をMoW膜6に接触させることにより、導電性薄膜2をRF電極14と同電位に設定した状態で開始する。この結果、第1の実施形態と同様に導電性薄膜2の作用によりRF電極14の表面にリフトピン用孔が存在しても全面均一なプラズマエッチングをすることができる。
Next, a resist mask 21 for forming a gate electrode pattern is formed, and a substrate to be processed 101 for performing an RIE process is formed (FIG. 10A (d)). The
さらに、この実施形態では、エッチングが進み、レジストマスク21に覆われていないスルーホール20の底部のMoW膜6が消失した状態(図10A(f))においては、基板の平面図が図10B(g)のようになるよう各薄膜のパターニングを設計している。図10B(g)のX−X’断面が図10(f)に相当する。図10B(f)の状態でエッチングを継続すると、図10B(f)のスルーホール20により図面における左側の部分、すなわち、TFT形成部分は、RF電極との電気的導通が無くなるため、その部分はVdcが低下し、選択性の高いエッチング状態となる。
Furthermore, in this embodiment, in a state where the etching has progressed and the
スルホール20の作用効果についてさらに具体的に説明すると、MoW膜6のエッチング開始時点では、図10B(e)に示すように、これらのパターン化導電性薄膜の領域間はレジストで覆われていないMoW膜6によりスルーホール20の位置で導通している。従って、MoW膜6のRIE過程において、レジストマスクで覆われている部分にもまだ、MoW膜6が残っている時にはゲート電極パターンとなるべき領域には、その下方にあるRF電極と電気的に導通しているパターン化導電薄膜2の存在により、高いVdcが印加され異方性エッチングが実現する。
More specifically, the effect of the through
このプラズマエッチングプロセスが進み、スルーホール20内に充填されたMoW膜6が消滅した時点で、ゲート電極パターンとなるべきゲート電極パターン領域下のパターン化導電薄膜2は、絶縁性基板1上上に孤立するため、その領域のVdcが低下する。
When this plasma etching process proceeds and the
従って、高選択比のエッチングが実現するので、オーバーエッチング時間を長くとってもゲート絶縁膜5の膜べりが抑制される。スルーホール20をゲート電極パターン近傍に設けることにより、基板1内でのエッチング速度やMoW膜6の膜厚のばらつきが大きくてもRIE条件から高選択エッチングへの切り替えが自動的に正確に行われる。なお、本実施形態において、エッチング後の基板1表面上にWを含む残渣膜が形成することがあったが、その時は残渣処理液(例えばアルカリ系のテトラエトキシハイドロオキサイドアンモニウム水溶液を使用)で処理を行った。
上記のようにしてゲート電極が形成される。次工程のソース・ドレイン領域の形成工程は、第1の実施形態と同様であり、説明が重複するので省略する。
Therefore, since the etching with a high selectivity is realized, even if the over-etching time is extended, the film insulation of the
A gate electrode is formed as described above. The source / drain region forming step in the next step is the same as that in the first embodiment, and a description thereof will be omitted because it is redundant.
第2の実施形態を用いて、第1の実施形態で採用したゲート膜残り検知機構なしのゲート電極エッチング条件(図6の実施例1〜3の条件)と同じ条件で薄膜トランジスタを作製した。その結果、D3領域のゲート酸化膜の膜べり量は約0.2nmでありゲート残り検知機構を用いて実施した実施例4と同レベルの良好な値を得た。また、TFT特性についても図8の実施例1〜4と同等の良好な値を得た。 Using the second embodiment, a thin film transistor was manufactured under the same conditions as the gate electrode etching conditions (the conditions of Examples 1 to 3 in FIG. 6) without the gate film remaining detection mechanism employed in the first embodiment. As a result, the film thickness of the gate oxide film in the D3 region was about 0.2 nm, and a good value equivalent to that in Example 4 implemented using the gate remaining detection mechanism was obtained. In addition, the TFT characteristics were as good as those of Examples 1 to 4 in FIG.
尚、第1の実施形態及び第2の実施形態とも、導電性薄膜2は、RIE装置のRF電極に載置された際に電極と電気的に接続される。従って、絶縁性基板1の厚さが変動しても、基板表面の電位はRF電極14の電位とほぼ同一電位になることから、厚さが異なった基板上でも特性の揃った薄膜トランジスタを形成することができる。また、導電性薄膜2とRF電極14を電気的に接続する手段として、端子板31Bを有する基板押さえ部材31を用いたが、図12Aの変形例に示したように、導電性薄膜2を絶縁性基板1の裏面まで回り込ませるように膜形成をしてもよい。
In both the first embodiment and the second embodiment, the conductive
次に第3の実施形態について説明する。
本実施形態は、第1の実施形態でゲート膜残り検知機構なしで本発明を実施する場合の実施形態に近いが導電性薄膜2を絶縁性基板1の裏面に形成するものである。
図12Bは、第3の実施形態に係る薄膜トランジスタの断面構造を示す。本実施形態の構成部材において、前述した第1の実施形態の構成部材と同等のものには同じ参照符号を付して、その詳細な説明は省略する。
Next, a third embodiment will be described.
The present embodiment is similar to the first embodiment in which the present invention is implemented without a gate film remaining detection mechanism, but the conductive
FIG. 12B shows a cross-sectional structure of the thin film transistor according to the third embodiment. In the constituent members of the present embodiment, the same reference numerals are assigned to the same constituent members as those of the above-described first embodiment, and detailed description thereof is omitted.
本実施形態の薄膜トランジスタは、絶縁性基板1における回路素子を形成しない主面(非回路素子形成面)、即ち裏面側に導電性薄膜2を形成する構成である。本実施形態の構成は、前述した第1の実施形態に対して、導電性薄膜2と薄膜トランジスタとの素子分離のために形成したがベース絶縁層3が不要である。尚、導電性薄膜2は、回路素子を形成した後にそのまま形成した状態でも良いし、絶縁性基板1の裏面をエッチングして削除してもよい。
The thin film transistor of the present embodiment has a configuration in which the conductive
本実施形態は、前述した第1の実施形態の作用効果に加えて、ベース絶縁層を形成する製造工程お省略うることができる。但し、本実施形態では、絶縁性基板1の板厚が変動した場合、基板間でVdcが変動する。従って、基板板厚の基板間のばらつきが小さい場合に適用することが望ましい。このことは、実施形態1及び実施形態2において、端子板31Bを有する基板押さえ部材31を用いたが、その代わりに端子板31Bのない基板押さえ部材31を用いた場合にも同様に言えることである。すなわち、本発明の実施形態1及び実施形態2において導電性薄膜2が電極14と導通されていなくても絶縁基板1を介して一定の電位となるため、基板面内のVdcの均一性が確保される事は自明であり、本発明の作用効果は発現する。但し、基板板厚が変動した場合にはそれに相応しRIE中の導電性薄膜2の電位が変動する。従って、実施形態1及び実施形態2において端子板31Bのない基板押さえ部材31を用いることは基板間のばらつきが小さい場合に適用することが望ましい。
In this embodiment, in addition to the effects of the first embodiment described above, the manufacturing process for forming the base insulating layer can be omitted. However, in the present embodiment, when the thickness of the insulating
以上、本発明の各実施例形態について説明したが、本発明の実施態様は前述した各上記実施形態に限定されるものではなく、前述した薄膜トランジスタ以外でも、LDD構造、C−MOS構造等を持つより複雑で高性能な薄膜トランジスタにも応用できることは言うまでもない。薄膜トランジスタの特性を高めるには、より微細な加工を高精度で実現しなければならないことから、本発明は薄膜トランジスタにおける半導体結晶化技術、配線技術等の進展に伴い、より大きな効果を発現する。 The embodiments of the present invention have been described above. However, the embodiments of the present invention are not limited to the above-described embodiments, and have an LDD structure, a C-MOS structure, and the like other than the above-described thin film transistors. Needless to say, it can also be applied to more complex and high-performance thin film transistors. In order to improve the characteristics of the thin film transistor, it is necessary to realize finer processing with high accuracy. Therefore, the present invention exhibits a greater effect as the semiconductor crystallization technology, the wiring technology, etc. in the thin film transistor progress.
本発明の最も重要な要素である絶縁性基板に成膜する導電性薄膜は、実施形態で特定した材料に限定されるものではない。本発明全般に用いることのできる導電性膜について説明する。導電性膜は電位を電極と同一にすると言う観点から導電性を有する金属、半導体、化合物全般を用いることができるが、その比抵抗、形状、膜厚によって決まる端部の接電部と基板中央部の間における膜の抵抗値が非常に高い場合は、高周波の遅延等が生じ、プラズマ発生に悪影響を与えることがある。概略の高周波信号の遅延量と膜抵抗の関係を求めると、本実施形態における2MHzの高周波の場合、MoW膜では計算上では1nm以下の膜厚でも問題ない。さらに比抵抗の高い透明膜の導電性薄膜でも10nm以上で十分であることが確認できる。また、導電性膜を200nmとした場合には、5×105μΩ・cm以下の比抵抗の材料一般が適用できる。 The conductive thin film formed on the insulating substrate which is the most important element of the present invention is not limited to the material specified in the embodiment. The conductive film that can be used in the present invention will be described. The conductive film can be any conductive metal, semiconductor, or compound from the viewpoint of having the same potential as the electrode, but the end contact part and the center of the substrate determined by its specific resistance, shape, and film thickness. When the resistance value of the film between the parts is very high, a high-frequency delay or the like occurs, which may adversely affect plasma generation. When the relationship between the approximate delay amount of the high frequency signal and the film resistance is obtained, in the case of the high frequency of 2 MHz in the present embodiment, there is no problem even if the MoW film has a film thickness of 1 nm or less in calculation. Further, it can be confirmed that 10 nm or more is sufficient even for a conductive thin film having a high specific resistance. When the conductive film is 200 nm, a material having a specific resistance of 5 × 10 5 μΩ · cm or less can be generally used.
また、各実施形態における導電性薄膜は、必ずしも基板全面に形成する必要はなく、第2の実施形態で説明したように、薄膜トランジスタの高精度加工が必要な範囲すなわちにRIEプロセス時に均一なVdcがかかる必要な範囲に形成することで効果を得ることができる。第2の実施形態でしましたようにその範囲は、被加工膜のパターン領域に相当した領域をカバーする基板内で連続した膜であれば良く、その領域設計値の詳細は実験的に決めることもできる。またこのような導電性薄膜の部分的な形成により、液晶ディスプレイの画素部のように基板に透明性が要求される部分の透明性を損なうことを避けることができる。但し、その時、特性の均一性を図りたいトランジスタ素子に関して対応する導電性薄膜を電気的に接合する構造にする必要があることは自明である。 In addition, the conductive thin film in each embodiment does not necessarily have to be formed on the entire surface of the substrate. As described in the second embodiment, a uniform Vdc can be obtained in a range where high-precision processing of a thin film transistor is required, that is, in the RIE process. An effect can be acquired by forming in this required range. As in the second embodiment, the range may be a continuous film in the substrate covering the area corresponding to the pattern area of the film to be processed, and the details of the area design value are determined experimentally. You can also. Further, such partial formation of the conductive thin film can avoid impairing the transparency of a portion where the substrate is required to be transparent, such as a pixel portion of a liquid crystal display. However, at that time, it is obvious that it is necessary to have a structure in which the corresponding conductive thin films are electrically joined with respect to the transistor elements for which uniformity of characteristics is desired.
今後、薄膜トランジスタの特性を高めるには、より微細な加工を高精度で実現しなければならず、また、量産性を高め安価に薄膜トランジスタ回路デバイスを供給するにはその製造装置に対する制約をできるだけ少なくすることも必要である。本発明は、一般的なRIE装置を用いて製造する薄膜トランジスタ全般に適用でき、これらの要求に応えることができる。また、薄膜半導体に限らず、絶縁性基板にプラズマプロセス用いて微細加工を行うデバイス全般にも本発明が利用できることも自明である。 In the future, in order to improve the characteristics of thin film transistors, it is necessary to realize finer processing with high precision, and to reduce the restrictions on the manufacturing equipment as much as possible in order to increase the mass productivity and supply the thin film transistor circuit devices at a low cost. It is also necessary. The present invention can be applied to all thin film transistors manufactured using a general RIE apparatus, and can meet these requirements. It is also obvious that the present invention can be used not only for thin-film semiconductors but also for all devices that perform microfabrication using a plasma process on an insulating substrate.
1…石英基板(基板)、2…導電性薄膜、3…ベース絶縁層、4…半導体層、5…ゲート絶縁膜、6…ゲート電極、7…層間絶縁膜、8…Ti膜、9…アルミニウム膜、10…ソース電極、11…ドレイン電極。
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記絶縁性基板上の前記トランジスタ素子との間に介在し、前記半導体層側に接する絶縁膜層と、
前記絶縁性基板側に接する導電性薄膜とによる積層膜を具備することを特徴とする薄膜トランジスタ。 A thin film transistor in which a plurality of transistor elements including a semiconductor layer, a gate insulating film layer, a gate electrode, a source electrode, and a drain electrode are provided on one main surface of an insulating substrate,
An insulating film layer interposed between the transistor element on the insulating substrate and in contact with the semiconductor layer side;
A thin film transistor comprising a laminated film including a conductive thin film in contact with the insulating substrate side.
前記導電性薄膜に接続し、前記絶縁性基板の他方の主面まで廻り込む第2の導電性薄膜を、少なくとも前記トランジスタ素子の形成時に設けられることを特徴とする請求項1に記載の薄膜トランジスタ。 In the thin film transistor,
2. The thin film transistor according to claim 1, wherein a second conductive thin film connected to the conductive thin film and extending to the other main surface of the insulating substrate is provided at least when the transistor element is formed.
前記絶縁性基板の他方の主面に、少なくとも前記トランジスタ素子の形成時に設けられる導電性薄膜とを具備することを特徴とする薄膜トランジスタ。 A thin film transistor in which a plurality of transistor elements including a semiconductor layer, a gate insulating film layer, a gate electrode, a source electrode, and a drain electrode are provided on one main surface of an insulating substrate,
A thin film transistor comprising: a conductive thin film provided at least when the transistor element is formed on the other main surface of the insulating substrate.
前記導電性薄膜は、前記被処理基板に対するプラズマ処理下でプラズマに晒された際に、前記被処理基板と保持しプラズマを発生させるための電極と電気的に接続し、前記絶縁性基板面に掛かる電位を均一することを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれか1つに記載の薄膜トランジスタ。 In the thin film transistor,
The conductive thin film is electrically connected to an electrode for holding the substrate to be processed and generating plasma when exposed to plasma under plasma treatment on the substrate to be processed, and on the surface of the insulating substrate. 4. The thin film transistor according to claim 1, wherein the applied potential is made uniform.
前記導電性薄膜上に素子領域分離のためのベース絶縁層を形成するエ程と、
前記ベース絶縁層上にエッチングを含むプラズマ処理により薄膜トランジスタ素子を形成する工程とを具備し、
前記プラズマ処理下において、前記導電性薄膜を、前記プラズマを発生させる電極に電気的に接続させて、前記導電性薄膜の電位を、前記プラズマを発生させる竃極と同電位で且つ均一な電位にすることを特徴とする薄膜トランジスタの製造方法。 Forming a conductive thin film on one main surface of a substrate to be processed made of an insulator;
Forming a base insulating layer for element region isolation on the conductive thin film;
Forming a thin film transistor element on the base insulating layer by plasma treatment including etching,
Under the plasma treatment, the conductive thin film is electrically connected to the electrode that generates the plasma, and the potential of the conductive thin film is set to the same potential as the negative electrode that generates the plasma, and to a uniform potential. A method of manufacturing a thin film transistor, comprising:
前記被エッチング領域のゲート電極膜の電位を前記導電性薄膜と同電位にしてエッチング加工することを特徴とする請求項6記載の薄膜トランジスタの製造方法。 A conductive thin film formed on one main surface of the substrate to be processed through a contact hole formed in a part of the gate electrode film in a region to be etched in processing of the gate electrode film in the base insulating layer for element isolation; By electrical connection,
7. The method of manufacturing a thin film transistor according to claim 6, wherein the etching is performed with the potential of the gate electrode film in the etched region being the same as that of the conductive thin film.
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