JP2939783B2 - Method for manufacturing thin film transistor - Google Patents

Method for manufacturing thin film transistor

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JP2939783B2 JP5242959A JP24295993A JP2939783B2 JP 2939783 B2 JP2939783 B2 JP 2939783B2 JP 5242959 A JP5242959 A JP 5242959A JP 24295993 A JP24295993 A JP 24295993A JP 2939783 B2 JP2939783 B2 JP 2939783B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、液晶ディスプレイ,E
Lディスプレイなどに利用される薄膜トランジスタの製
造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a liquid crystal display,
The present invention relates to a method for manufacturing a thin film transistor used for an L display or the like.

【0002】[0002]

【従来の技術】以下、図面を参照しながら、従来の薄膜
トランジスタの製造方法の一例について説明する。図2
(c)は一般的な薄膜トランジスタの断面模式図である。
基板1,ゲート電極2,ゲート絶縁膜3,半導体膜4,
高濃度ドープ半導体膜6,導電膜(拡散バリア膜を含む)
7、および上部絶縁膜5が主要構成要素である。ゲート
電極2としてCr膜、ゲート絶縁膜3および上部絶縁膜
5として窒化シリコン膜、半導体膜4としてアモルファ
スシリコン(以下a−Siと略称)膜、
2. Description of the Related Art An example of a conventional method for manufacturing a thin film transistor will be described below with reference to the drawings. FIG.
(c) is a schematic sectional view of a general thin film transistor.
Substrate 1, gate electrode 2, gate insulating film 3, semiconductor film 4,
Highly doped semiconductor film 6, conductive film (including diffusion barrier film)
7 and the upper insulating film 5 are main constituent elements. A Cr film as the gate electrode 2, a silicon nitride film as the gate insulating film 3 and the upper insulating film 5, an amorphous silicon (hereinafter abbreviated as a-Si) film as the semiconductor film 4,

【0003】[0003]

【外1】 高濃度ドープ半導体膜6として、n+a−Si膜、## EQU1 ## As the highly doped semiconductor film 6, an n.sup. + A -Si film,

【0004】導電膜7としてTi/Al二層膜(Ti膜が拡
散バリア層であり、高濃度ドープ半導体膜にコンタクト
する)を使用する。
As the conductive film 7, a Ti / Al two-layer film (the Ti film is a diffusion barrier layer and contacts a heavily doped semiconductor film) is used.

【0005】以上の構造を作製する製造工程を図2
(a),(b)および(c)に示し、以下に詳しく説明する。ま
ず図2(a)に示すように、1回のフォトリソグラフ工程
で、上部絶縁膜5の窒化シリコン膜を、フッ酸とフッ化
アンモニウムの各々1:6混液にてウェットエッチング
して形成する。このとき、ゲート電極とソース・ドレイ
ン電極の重なりによって生じる寄生容量(Cgs)を低減
する目的で、裏面露光により、ゲート幅一杯に上部絶縁
膜5をパターニングすることが一般的になっている。
A manufacturing process for fabricating the above structure is shown in FIG.
This is shown in (a), (b) and (c) and will be described in detail below. First, as shown in FIG. 2A, in one photolithography step, a silicon nitride film of the upper insulating film 5 is formed by wet etching with a mixed solution of hydrofluoric acid and ammonium fluoride, each in a ratio of 1: 6. At this time, in order to reduce the parasitic capacitance (Cgs) caused by the overlap between the gate electrode and the source / drain electrodes, it is common to pattern the upper insulating film 5 to fill the gate width by backside exposure.

【0006】その後、図2(b)に示すように、再度フォ
トリソグラフ工程により半導体膜4をパターニングす
る。これは、透明導電膜(ITO膜など)を形成する前
に、光透過率の小さいa−Si膜を取り除く必要がある
ためである。このパターンは、前工程で形成した上部絶
縁膜5のパターンを包含する形状で形成される。エッチ
ングは、ウエットエッチング法ではフッ酸と硝酸の混
液、ドライエッチング法ではSF6,Cl2およびBCl3
の組合せで構成されるガスのプラズマにより行う。
After that, as shown in FIG. 2B, the semiconductor film 4 is patterned again by a photolithographic process. This is because it is necessary to remove the a-Si film having a small light transmittance before forming a transparent conductive film (such as an ITO film). This pattern is formed in a shape including the pattern of the upper insulating film 5 formed in the previous step. The etching is a mixture of hydrofluoric acid and nitric acid in the wet etching method, and SF 6 , Cl 2 and BCl 3 in the dry etching method.
This is performed by a plasma of a gas composed of a combination of the above.

【0007】[0007]

【外2】 その後、高濃度ドープ半導体膜6として、n+a−Si膜
をプラズマCVD法などにより製膜するか、またはイオ
ン注入法などにより形成する。
Thereafter, as the highly doped semiconductor film 6, an n + a-Si film is formed by a plasma CVD method or the like, or is formed by an ion implantation method or the like.

【0008】次に、導電膜7(ソース・ドレイン電極)と
して、スパッタ法等によりTi/Al二層膜を成膜し、パ
ターニングする(例えば、「フラットパネル・ディスプ
レイ′90」日経BP社 pp. 146〜155)。
Next, as a conductive film 7 (source / drain electrodes), a Ti / Al two-layer film is formed by sputtering or the like and patterned (for example, “Flat Panel Display '90” Nikkei BP, pp. 146-155).

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】上記の例で示すような
従来の製造方法では、上部絶縁膜と半導体膜をパターニ
ングするために、各々独立したフォトリソグラフ・エッ
チング工程を採っており、計2回のフォトリソグラフ工
程とエッチング工程を要していた。しかしながら、上記
2種類のパターンは図形的に近いものであり、2回工程
は、製造コストの点からも工程の歩留まりの観点からも
効率的ではないことは明らかである。1回で上部絶縁膜
と半導体膜をパターニングできれば、製造工程の大幅な
短縮ができ効果的である。また、レジスト膜の剥離工程
で半導体膜表面が汚染されたり、表面層を不必要にエッ
チングするなどの損傷を与えたりすることが起こり、ト
ランジスタ特性の劣化要因となり、またトランジスタの
ON電流のばらつき要因となる問題点もあった。この点
からも、フォトリソグラフ工程の回数は少ない方がよい
と言える。
In the conventional manufacturing method as shown in the above-mentioned example, in order to pattern the upper insulating film and the semiconductor film, independent photolithographic etching steps are employed, and a total of two times are employed. Requires a photolithographic process and an etching process. However, it is clear that the above two types of patterns are close to each other graphically, and the two-step process is not efficient from the viewpoint of the manufacturing cost and the yield of the process. If the upper insulating film and the semiconductor film can be patterned at one time, the manufacturing process can be significantly shortened, which is effective. In addition, the surface of the semiconductor film is contaminated in the step of removing the resist film, or the surface layer is unnecessarily etched, thereby causing damage such as deterioration of transistor characteristics and variation in ON current of the transistor. There was also a problem. From this point, it can be said that the smaller the number of photolithography steps, the better.

【0010】本発明は上記課題に鑑み、ゲート電極,ゲ
ート絶縁膜,半導体膜および上部絶縁膜を有する薄膜ト
ランジスタにおいて、上部絶縁膜と半導体膜のパターニ
ングでフォトリソグラフ工程を減少させ、製造工程の短
縮,特性の安定化を図るようにした薄膜トランジスタの
製造方法を提供することを目的とするものである。
The present invention has been made in view of the above problems, and in a thin film transistor having a gate electrode, a gate insulating film, a semiconductor film, and an upper insulating film, the photolithographic process is reduced by patterning the upper insulating film and the semiconductor film, and the manufacturing process is shortened. It is an object of the present invention to provide a method for manufacturing a thin film transistor in which characteristics are stabilized.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明の薄膜トランジスタの製造方法は、基板上にゲ
ート電極,ゲート絶縁膜,半導体膜としてのアモルファ
スシリコン膜および上部絶縁膜としての窒化シリコン膜
を順次形成し、その上に所定パターンのフォトレジスト
を形成した後、CF 4 およびCHF 3 を主成分ガスとして
含むプラズマ中で、前記窒化シリコン膜とアモルファス
シリコン膜を連続してエッチングすることを特徴とする
ものである。
In order to solve the above-mentioned problems, a method of manufacturing a thin film transistor according to the present invention is provided on a substrate.
Amorphous as gate electrode, gate insulating film and semiconductor film
Silicon film and silicon nitride film as upper insulating film
Are sequentially formed, and a photoresist of a predetermined pattern is formed thereon.
Is formed, and CF 4 and CHF 3 are used as main component gases.
In the plasma containing, the silicon nitride film and the amorphous
Characterized by continuous etching of silicon film
Things.

【0012】また、本発明の薄膜トランジスタの製造方
法は、基板上に、ゲート電極,ゲート絶縁膜,半導体膜
としてのアモルファスシリコン膜および上部絶縁膜とし
ての窒化シリコン膜を順次形成し、その上に所定パター
ンのフォトレジストを形成した後、SF 6 およびCHF 3
を主成分ガスとして含むプラズマ中で、前記窒化シリコ
ン膜とアモルファスシリコン膜を連続してエッチングす
ることを特徴とするものである。
Further, according to the method of manufacturing a thin film transistor of the present invention , a gate electrode, a gate insulating film and a semiconductor film are formed on a substrate.
Amorphous silicon film and upper insulating film
Silicon nitride films are sequentially formed, and a predetermined pattern is
After forming the photoresist, SF 6 and CHF 3
In a plasma containing as a main component gas, the silicon nitride
The amorphous silicon film and the amorphous silicon film successively.
It is characterized by that.

【0013】また、本発明の薄膜トランジスタの製造方
法は、基板上に、ゲート電極,ゲート絶縁膜,半導体膜
としてのアモルファスシリコン膜および上部絶縁膜とし
ての窒化シリコン膜を順次形成し、その上に所定パター
ンのフォトレジストを形成した後、SF 6 ,CF 4 および
CHF 3 の組合せで主成分が構成されるガスのプラズマ
中で前記窒化シリコン膜をドライエッチングする工程
と、SF6,Cl2およびBCl3の組合せで主成分が
成されるガスのプラズマにより前記アモルファスシリコ
ン膜をドライエッチングする工程を含むことを特徴とす
るものである。
Also, a method of manufacturing the thin film transistor of the present invention
The method uses a gate electrode, a gate insulating film, and a semiconductor film on a substrate.
Amorphous silicon film and upper insulating film
Silicon nitride films are sequentially formed, and a predetermined pattern is
After forming the photoresist, SF 6 , CF 4 and
Gas plasma composed mainly of a combination of CHF 3
Dry etching the silicon nitride film in
When You comprising the step of dry-etching the amorphous silicon film by a plasma of a gas mainly composed of a combination of SF 6, Cl 2 and BCl 3 is consists <br/>
Things.

【0014】また、本発明の薄膜トランジスタの製造方
法は、基板上に、ゲート電極,ゲート絶縁膜,半導体膜
としてのアモルファスシリコン膜および上部絶縁膜とし
ての窒化シリコン膜を順次形成し、その上に所定パター
ンのフォトレジストを形成した後、フッ酸とフッ化アン
モニウムの混合液などにより前記窒化シリコン膜をウエ
ットエッチングする工程と、SF 6 ,Cl 2 およびBCl
3 の組合せで主成分が構成されるガスのプラズマにより
前記アモルファスシリコン膜をドライエッチングする工
程を含むことを特徴とするものである。
Also, a method of manufacturing the thin film transistor of the present invention
The method uses a gate electrode, a gate insulating film, and a semiconductor film on a substrate.
Amorphous silicon film and upper insulating film
Silicon nitride films are sequentially formed, and a predetermined pattern is
After forming the photoresist, the hydrofluoric acid and
The silicon nitride film is wetted with a mixed solution of monium or the like.
Etching, SF 6 , Cl 2 and BCl
By the plasma of the gas whose main component is composed of three combinations
Dry etching the amorphous silicon film
It is characterized by including a step.

【0015】[0015]

【作用】本発明では、上記した方法によって、ゲート電
極,ゲート絶縁膜,半導体膜および上部絶縁膜を有する
薄膜トランジスタの前記上部絶縁膜と半導体膜を1回の
フォトリソグラフ工程でパターニングするので、製造工
程を大幅に簡略化するとともに、半導体膜表面の表面暴
露を最小限にとどめることができ、不要な酸化膜の形成
や不純物の吸着・汚染を抑え、基板全面に均一性が良
く、特性の良いトランジスタを形成できる。
According to the present invention, the upper insulating film and the semiconductor film of a thin film transistor having a gate electrode, a gate insulating film, a semiconductor film and an upper insulating film are patterned by a single photolithographic process by the above-described method. Greatly minimizes the exposure of the semiconductor film surface, minimizes the formation of unnecessary oxide films, and suppresses the adsorption and contamination of impurities. Can be formed.

【0016】[0016]

【実施例】以下、図面を参照しながら実施例を詳細に説
明する。図1(a),(b)は本発明の一実施例の薄膜トラン
ジスタの製造方法を工程順に示す薄膜トランジスタの断
面模式図である。11は基板、12はゲート電極、13はゲー
ト絶縁膜、14は半導体膜、15は上部絶縁膜、16は高濃度
ドープ層、17はソース・ドレイン電極である。ゲート電
極12としてはCr膜、ゲート絶縁膜13および上部絶縁膜1
5としては窒化シリコン膜、半導体膜14としてはアモル
ファスシリコン膜(a−Si)、
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments will be described below in detail with reference to the drawings. 1A and 1B are schematic sectional views of a thin film transistor showing a method of manufacturing the thin film transistor according to one embodiment of the present invention in the order of steps. 11 is a substrate, 12 is a gate electrode, 13 is a gate insulating film, 14 is a semiconductor film, 15 is an upper insulating film, 16 is a highly doped layer, and 17 is a source / drain electrode. As the gate electrode 12, a Cr film, a gate insulating film 13, and an upper insulating film 1
5 is a silicon nitride film, semiconductor film 14 is an amorphous silicon film (a-Si),

【0017】[0017]

【外3】 高濃度ドープ層16としてはイオン注入により形成した
+a−Si層、
## EQU3 ## As the highly doped layer 16, an n + a-Si layer formed by ion implantation,

【0018】ソース・ドレイン電極17としてはチタン膜
とアルミ膜の二層膜を使用した。
As the source / drain electrodes 17, a two-layer film of a titanium film and an aluminum film was used.

【0019】以下に、上部絶縁膜15がPCVD法により
成膜した窒化シリコン膜、半導体膜14がPCVD法によ
り成膜したアモルファスシリコン膜、そしてソース・ド
レイン電極17がスパッタ法により成膜したチタン膜とア
ルミニウム膜の二層膜の場合の製法について詳述する。
The upper insulating film 15 is a silicon nitride film formed by a PCVD method, the semiconductor film 14 is an amorphous silicon film formed by a PCVD method, and the source / drain electrodes 17 are titanium films formed by a sputtering method. The manufacturing method in the case of a two-layer film of aluminum and an aluminum film will be described in detail.

【0020】まず、第1の実施例では、ポジレジストO
FPR−800(東京応化(株)製)で所定のパターンを形
成後、平行平板型ドライエッチング装置(RF電源13.56
MHz)にて、上部窒化シリコン膜とa−Si膜をドライエ
ッチングした。エッチング条件として、(表1)に示した
ように、CF4を170SCCM、CHF3を30SCCM、およびHe
を100SCCM導入し、圧力を0.2Torrに設定し、RF電力と
して2kW(0.8W/cm2)投入した。この条件でのエッチン
グレートおよび均一性をエッチング特性の欄に示す。上
部絶縁膜のSiN膜と下地のa−Si膜とのエッチングレ
ート比は約2である。SiN膜の膜厚は2000Å、a−Si
膜の膜厚は500Åとし、エッチングは250秒行った。N2
分子の発光スペクトル(337nm,674nmまたは715nm)によ
りエッチングの状況をモニターでき、上部窒化シリコン
膜のエッチング終了により信号レベルが低下し、a−S
i膜のエッチングが終了すると再び増加する。そのた
め、過剰なエッチングにより下地のゲート絶縁膜をエッ
チングし過ぎることはない。本実施例では、発光スペク
トル(715nm)をモニターし、発光ピークが低下して再び
上昇後、約20秒のオーバーエッチングを行っている。
First, in the first embodiment, the positive resist O
After forming a predetermined pattern with FPR-800 (manufactured by Tokyo Ohka Co., Ltd.), a parallel plate type dry etching apparatus (RF power source 13.56
MHz), the upper silicon nitride film and the a-Si film were dry-etched. As etching conditions, as shown in (Table 1), 170 sccm of CF 4, 30 SCCM of CHF 3, and He
Was introduced at 100 SCCM, the pressure was set to 0.2 Torr, and 2 kW (0.8 W / cm 2 ) was supplied as RF power. The etching rate and uniformity under these conditions are shown in the column of etching characteristics. The etching rate ratio between the upper insulating film SiN film and the underlying a-Si film is about 2. The thickness of the SiN film is 2000 °, a-Si
The thickness of the film was 500 °, and the etching was performed for 250 seconds. N 2
The state of etching can be monitored by the emission spectrum (337 nm, 674 nm or 715 nm) of the molecule, and the signal level decreases when the etching of the upper silicon nitride film is completed.
It increases again when the etching of the i-film is completed. Therefore, the underlying gate insulating film is not excessively etched by excessive etching. In this embodiment, the emission spectrum (715 nm) is monitored, and after the emission peak decreases and rises again, over-etching is performed for about 20 seconds.

【0021】その後、レジスト膜を剥離・洗浄し、イオ
ンドーピング装置(質量非分離型)中でn型ドーパントの
燐(P)の注入を実施した。用いたガスはH2で希釈し、
5%濃度としたPH3であり、加速電圧8kV,ドーズ量
2×1015ions/cm2の条件で注入した。その後、レジス
トを剥離し、Ti/Al電極を形成し、250℃,30分のア
ニール後トランジスタ特性を測定した。その結果を(表
2)に示す。
Thereafter, the resist film was peeled off and washed, and phosphorus (P) as an n-type dopant was implanted in an ion doping apparatus (mass non-separable type). The gas used was diluted with H 2 ,
It was PH 3 at a concentration of 5%, and was implanted under the conditions of an acceleration voltage of 8 kV and a dose of 2 × 10 15 ions / cm 2 . Thereafter, the resist was peeled off, a Ti / Al electrode was formed, and the transistor characteristics were measured after annealing at 250 ° C. for 30 minutes. The results are shown in (Table 2).

【0022】表の数値は100mm円形基板上全面に配置し
た12個の評価トランジスタの平均値であり、比較とし
て、従来例の製造法により作製したトランジスタの測定
値を示す。従来例の製造法では、1回目のフォトリソグ
ラフ工程で窒化シリコン膜をウェットエッチングし、2
回目のフォトリソグラフ工程でa−Si膜をウエットエ
ッチングした。その他は、本実施例と同様の方法で作製
されている。トランジスタ特性のうち、ゲート立ち上が
り電圧(Vt)は本発明の製造方法による方が小さく、O
N電流(Ion)および、OFF電流(Ioff)は同程度であ
る。また、移動度μのばらつきについても、同程度とい
う結果が得られた。
The numerical values in the table are the average values of 12 evaluation transistors arranged on the entire surface of a 100 mm circular substrate, and the measured values of the transistors manufactured by the conventional manufacturing method are shown for comparison. In the conventional manufacturing method, the silicon nitride film is wet-etched in the first photolithography step,
The a-Si film was wet-etched in the second photolithography step. Others are manufactured by the same method as this example. Among the transistor characteristics, the gate rise voltage (V t ) is smaller by the manufacturing method of the present invention,
The N current (I on ) and the OFF current (I off ) are comparable. In addition, the result that the variation of the mobility μ was substantially the same was obtained.

【0023】なお、上記実施例では、ドライエッチング
ガスとしてCF4/CHF3/Heの混合ガスを使用した
が、このうちHeは不活性ガスであり、必ずしも必須で
はないが、エッチング断面の形状,エッチングの均一
性,エッチング表面の微細構造およびプラズマの安定性
等の制御を意図して添加されている。
In the above embodiment, a mixed gas of CF 4 / CHF 3 / He was used as the dry etching gas. Of these, He is an inert gas, and although not necessarily required, the shape of the etching It is added for the purpose of controlling the uniformity of etching, the fine structure of the etched surface, the stability of plasma, and the like.

【0024】[0024]

【表1】 [Table 1]

【0025】[0025]

【表2】 [Table 2]

【0026】次に、第2の実施例について説明する(た
だし、表1,表2では省略)。これは、上記したCF4
スの代わりにSF6を使用し、第1の実施例と全く同様
にして、1回のエッチングで上部窒化シリコン膜とa−
Si膜をエッチングした。
Next, a second embodiment will be described (however, omitted in Tables 1 and 2). It uses SF 6 instead of a CF 4 gas as described above, in the same manner as the first embodiment, once the etching the upper silicon nitride film a-
The Si film was etched.

【0027】形状的には、a−Si膜のコンタクト領域
(コンタクト長d×チャネル幅w)が重要なパラメータと
なる。第1および第2の実施例では、(表2)に示すよう
に、コンタクト長dが0.1μm程度しかない。これは、ド
ライエッチングガスとして、CF4(またはSF6)/CH
3/Heの混合ガスによっているため、異方的にエッチ
ングが行われ、断面形状が垂直に近い形になっているた
めである。
In terms of shape, the contact region of the a-Si film
(Contact length d × channel width w) is an important parameter. In the first and second embodiments, as shown in (Table 2), the contact length d is only about 0.1 μm. This is because CF 4 (or SF 6 ) / CH is used as a dry etching gas.
This is because the etching is performed anisotropically due to the mixed gas of F 3 / He, and the cross-sectional shape is almost vertical.

【0028】[0028]

【外4】 結果的に良好なトランジスタ特性が得られた理由は、コ
ンタクト抵抗(n+a−Si/Ti界面)の低いコンタクト
が実現できていることによる。
## EQU00004 ## The reason why good transistor characteristics were obtained as a result is that a contact with low contact resistance (n + a-Si / Ti interface) was realized.

【0029】これには、イオンドーピング条件を最適化
することと、Ti,Zr,Hfなどのコンタクト性の良
いメタルの選択が重要である。
For this purpose, it is important to optimize the ion doping conditions and to select a metal having good contact properties such as Ti, Zr and Hf.

【0030】次に、第3の実施例について説明する。ま
ず、上部絶縁膜の窒化シリコン膜を、第1の実施例と同
様にしてドライエッチングした。ただし、ドライエッチ
ング条件は、第1の実施例の場合より、下地(a−Si
膜)との選択比が大きい条件を使用した。
Next, a third embodiment will be described. First, the silicon nitride film as the upper insulating film was dry-etched in the same manner as in the first embodiment. However, the dry etching condition is lower than that of the first embodiment (a-Si
A condition with a high selectivity to the membrane was used.

【0031】(表1)に示したように、エッチングガスと
して、CF4を120SCCM、CHF3を30SCCMおよびHeを15
0SCCM導入し、圧力を0.2Torrに設定し、RF電力として
2kW(0.8W/cm2)投入した。この条件での、エッチング
レートおよび均一性をエッチング特性の欄に示す。上部
絶縁膜のSiN膜と下地のa−Si膜とのエッチングレー
ト比は、約3.2である。SiN膜の膜厚は2000Å、a−S
i膜の膜厚は500Åとし、エッチングは140秒行った。N2
分子の発光スペクトル(337nm,674nmまたは715nm)によ
りエッチングの状況をモニターでき、上部窒化シリコン
膜のエッチング終了により信号レベルが低下する。その
ため、過剰なエッチングにより下地のa−Si膜をエッ
チングし過ぎることはない。本実施例では、発光スペク
トル(715nm)をモニターし、発光ピークが低下後、約20
秒のオーバーエッチングを行っている。
As shown in Table 1, as an etching gas, CF 4 was 120 SCCM, CHF 3 was 30 SCCM, and He was 15 SCCM.
0SCCM was introduced, the pressure was set to 0.2 Torr, and 2 kW (0.8 W / cm 2 ) was supplied as RF power. The etching rate and uniformity under these conditions are shown in the column of etching characteristics. The etching rate ratio between the upper insulating film SiN film and the underlying a-Si film is about 3.2. The thickness of the SiN film is 2000 Å, a-S
The thickness of the i-film was set to 500 °, and the etching was performed for 140 seconds. N 2
The state of etching can be monitored by the emission spectrum of molecules (337 nm, 674 nm, or 715 nm), and the signal level decreases when the etching of the upper silicon nitride film is completed. Therefore, the underlying a-Si film is not excessively etched by excessive etching. In this example, the emission spectrum (715 nm) was monitored, and after the emission peak decreased, about 20
Second over-etching.

【0032】次に、同一真空装置内で、Cl2およびBC
l3の組合せで構成されるガスのプラズマにより、半導体
膜のa−Si膜をドライエッチングした。エッチングガ
スとして、Cl2を30SCCM、BCl3を240SCCM導入し、圧
力を0.15Torrに設定し、RF電力として1.2kW(0.8W/c
m2)投入した。この条件でのエッチングレートおよび均
一性をエッチング特性の欄に示す。この条件では、下地
のSiN膜との選択比は3以上得られており、第1の実
施例の場合より良好である。したがって、2回エッチン
グを行う本実施例では、1回エッチングの第1の実施例
の場合に比較して、工程増となるが、下地との選択比を
大きくとれるという利点がある。
Next, Cl 2 and BC 2 are placed in the same vacuum apparatus.
The plasma consists gas combinations l 3, and the a-Si film of the semiconductor film is dry-etched. 30 SCCM of Cl 2 and 240 SCCM of BCl 3 were introduced as an etching gas, the pressure was set to 0.15 Torr, and RF power was 1.2 kW (0.8 W / c).
m 2 ) The etching rate and uniformity under these conditions are shown in the column of etching characteristics. Under this condition, the selectivity with respect to the underlying SiN film is 3 or more, which is better than that of the first embodiment. Therefore, in this embodiment in which etching is performed twice, the number of steps is increased as compared with the case of the first embodiment in which etching is performed once, but there is an advantage that the selectivity with respect to the base can be increased.

【0033】次に、第4の実施例について説明する。ま
ず、フッ酸とフッ化アンモニウムの1:6混合液により
上部絶縁膜の窒化シリコン膜をウエットエッチングし
た。洗浄・乾燥後、次にCl2およびBCl3の組合せで構
成されるガスのプラズマにより、半導体膜のa−Si膜
をドライエッチングした。エッチングガスとして、Cl2
を30SCCM、BCl3を240SCCM導入し、圧力を0.15Torrに
設定し、RF電力として1.2kW(0.8W/cm2)投入した。
この条件では、下地のSiN膜との選択比は3以上得ら
れており、第1の実施例の場合より良好である。したが
って、2回エッチングを行う本実施例では、1回エッチ
ングの第1の実施例の場合に比較して、工程増となる
が、下地との選択比を大きくとれるという利点がある。
Next, a fourth embodiment will be described. First, the silicon nitride film of the upper insulating film was wet-etched with a 1: 6 mixed solution of hydrofluoric acid and ammonium fluoride. After washing and drying, the next plasma composed gas a combination of Cl 2 and BCl 3, and the a-Si film of the semiconductor film is dry-etched. Cl 2 as an etching gas
Was introduced at 30 SCCM and BCl 3 at 240 SCCM, the pressure was set to 0.15 Torr, and 1.2 kW (0.8 W / cm 2 ) was supplied as RF power.
Under this condition, the selectivity with respect to the underlying SiN film is 3 or more, which is better than that of the first embodiment. Therefore, in this embodiment in which etching is performed twice, the number of steps is increased as compared with the case of the first embodiment in which etching is performed once, but there is an advantage that the selectivity with respect to the base can be increased.

【0034】(表2)に示すように、トランジスタ特性の
うち、ゲート立ち上がり電圧(Vt)は第1の実施例の場
合より大きく、ON電流(Ion)は同程度、およびOFF
電流(Ioff)はやや小さい。また、移動度μのばらつき
については、第1の実施例の場合および従来例の製造方
法による場合よりやや大きいという結果が得られた。ま
た、形状的には(表2)に示すように、第1のウエットエ
ッチングで上部絶縁膜がサイドエッチングにより後退す
るため、コンタクト長dが0.5μm程度と大きくとれる。
これは、オーバーエッチング時間によりある程度制御で
きる。
As shown in Table 2, among the transistor characteristics, the gate rise voltage (V t ) is larger than that of the first embodiment, the ON current (I on ) is about the same, and the OFF
The current (I off ) is rather small. In addition, the variation of the mobility μ was slightly larger than that of the first embodiment and that of the conventional manufacturing method. Further, as shown in Table 2 (Table 2), since the upper insulating film recedes by side etching in the first wet etching, the contact length d can be as large as about 0.5 μm.
This can be controlled to some extent by the over-etching time.

【0035】以上の実施例に述べたように、本発明の薄
膜トランジスタの製造方法では、ゲート電極,ゲート絶
縁膜,半導体膜および上部絶縁膜を有する薄膜トランジ
スタにおいて、上部絶縁膜と半導体膜を1回のフォトリ
ソグラフ工程でパターニングするところに特徴を有す
る。
As described in the above embodiments, in the method of manufacturing a thin film transistor according to the present invention, in a thin film transistor having a gate electrode, a gate insulating film, a semiconductor film and an upper insulating film, the upper insulating film and the semiconductor film are formed once. It is characterized in that it is patterned in a photolithographic process.

【0036】以上の実施例では、半導体層としてa−S
i膜を用いたが、多結晶質シリコン膜であっても同様の
効果が期待できる。また、上部絶縁膜およびゲート絶縁
膜がSiN膜以外の膜でもエッチング方法の適当な選択
により実現できる。
In the above embodiment, a-S
Although the i film was used, the same effect can be expected even with a polycrystalline silicon film. Further, even if the upper insulating film and the gate insulating film are films other than the SiN film, it can be realized by appropriate selection of the etching method.

【0037】[0037]

【発明の効果】以上のように本発明によれば、ゲート電
極,ゲート絶縁膜,半導体膜および上部絶縁膜を有する
薄膜トランジスタにおいて、上部絶縁膜と半導体膜を1
回のフォトリソグラフ工程でパターニングすることがで
き、したがって、フォトリソグラフ工程が従来2回必要
であったところを1回で実現できるので、大幅な工程簡
略となり、コストダウンの効果が得られる。さらに、半
導体膜が、エッチング液やレジストの剥離液に暴露され
る回数・時間が低減され、従来より清浄な半導体・金属
界面が形成でき、ゲート閾値電圧(Vt)が低減できるな
ど、トランジスタ特性が向上するという効果を有する。
As described above, according to the present invention, in a thin film transistor having a gate electrode, a gate insulating film, a semiconductor film, and an upper insulating film, the upper insulating film and the semiconductor film are formed in one.
Since patterning can be performed in one photolithographic process, the former photolithographic process can be realized in one place instead of two times in the past, so that the process is greatly simplified and the effect of cost reduction is obtained. Furthermore, the number of times and time the semiconductor film is exposed to an etching solution or a resist stripping solution are reduced, a cleaner semiconductor-metal interface can be formed, and the gate threshold voltage (Vt) can be reduced. It has the effect of improving.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の一実施例の薄膜トランジスタの工程順
断面模式図である。
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a thin film transistor according to an embodiment of the present invention in the order of steps.

【図2】従来例の薄膜トランジスタの工程順断面模式図
である。
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of a conventional thin film transistor in a process order.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11…基板、 12…ゲート電極、 13…ゲート絶縁膜、
14…半導体膜、 15…上部絶縁膜、 16…高濃度ドープ
層、 17…ソース・ドレイン電極。
11 ... substrate, 12 ... gate electrode, 13 ... gate insulating film,
14: Semiconductor film, 15: Upper insulating film, 16: Highly doped layer, 17: Source / drain electrode.

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 基板上に、ゲート電極,ゲート絶縁膜,
半導体膜としてのアモルファスシリコン膜および上部絶
縁膜としての窒化シリコン膜を順次形成し、その上に所
定パターンのフォトレジストを形成した後、CF 4 およ
びCHF 3 を主成分ガスとして含むプラズマ中で、前記
窒化シリコン膜とアモルファスシリコン膜を連続してエ
ッチングすることを特徴とする薄膜トランジスタの製造
方法。
1. A on a substrate, a gate electrode, a gate insulating film,
Amorphous silicon film and upper layer as semiconductor film
A silicon nitride film is sequentially formed as an edge film, and
After forming a patterned photoresist, CF 4 and
And CHF 3 as a main component gas in a plasma.
Successively etch silicon nitride film and amorphous silicon film
A method for manufacturing a thin film transistor, comprising:
【請求項2】 基板上に、ゲート電極,ゲート絶縁膜,
半導体膜としてのアモルファスシリコン膜および上部絶
縁膜としての窒化シリコン膜を順次形成し、その上に所
定パターンのフォトレジストを形成した後、SF 6 およ
びCHF 3 主成分ガスとして含むプラズマ中で、前記
窒化シリコン膜とアモルファスシリコン膜を連続してエ
ッチングすることを特徴とする薄膜トランジスタの製造
方法。
A gate electrode, a gate insulating film,
Amorphous silicon film and upper layer as semiconductor film
A silicon nitride film is sequentially formed as an edge film, and
After forming a photoresist with a fixed pattern, SF 6 and
In plasma containing fine CHF 3 as a main component gas, the <br/> method of manufacturing a thin film transistor you, characterized in that the silicon film and A molar Fas silicon nitride film are continuously etched.
【請求項3】 基板上に、ゲート電極,ゲート絶縁膜,
半導体膜としてのアモルファスシリコン膜および上部絶
縁膜としての窒化シリコン膜を順次形成し、その上に所
定パターンのフォトレジストを形成した後、SF 6 ,C
4 およびCHF 3 の組合せで主成分が構成されるガスの
プラズマ中で前記窒化シリコン膜をドライエッチングす
る工程と、SF 6 ,Cl 2 およびBCl 3 の組合せで主成
分が構成されるガスのプラズマにより前記アモルファス
シリコン膜をドライエッチングする工程を含むことを特
徴とする薄膜トランジスタの製造方法。
3. A gate electrode, a gate insulating film,
Amorphous silicon film and upper layer as semiconductor film
A silicon nitride film is sequentially formed as an edge film, and
After forming a photoresist of a constant pattern, SF 6 , C
Of gas composed mainly of a combination of F 4 and CHF 3
Dry etching the silicon nitride film in plasma
And a combination of SF 6 , Cl 2 and BCl 3.
Amorphous by the plasma of the constituent gas
Method for manufacturing a thin film transistor you, characterized in that the silicon film comprising the step of dry etching.
【請求項4】 基板上に、ゲート電極,ゲート絶縁膜,
半導体膜としてのアモルファスシリコン膜および上部絶
縁膜としての窒化シリコン膜を順次形成し、その上に所
定パターンのフォトレジストを形成した後、フッ酸とフ
ッ化アンモニウムの混合液などにより前記窒化シリコン
膜をウエットエッチングする工程と、SF6,Cl2およ
びBCl3の組合せで主成分が構成されるガスのプラズ
マにより前記アモルファスシリコン膜をドライエッチン
グする工程を含むことを特徴とする薄膜トランジスタの
製造方法。
4. A gate electrode, a gate insulating film,
Amorphous silicon film and upper layer as semiconductor film
A silicon nitride film is sequentially formed as an edge film, and
After forming a photoresist with a constant pattern,
Silicon nitride with a mixed solution of ammonium nitride, etc.
A step of wet etching the film, the thin film transistor characterized in that the amorphous silicon film by plasma of the main component is composed of a gas in combination with SF 6, Cl 2 and BCl 3 comprising the step of dry-etching Production method.
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