JP3531781B2 - Method for manufacturing semiconductor device - Google Patents

Method for manufacturing semiconductor device

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JP3531781B2
JP3531781B2 JP10353797A JP10353797A JP3531781B2 JP 3531781 B2 JP3531781 B2 JP 3531781B2 JP 10353797 A JP10353797 A JP 10353797A JP 10353797 A JP10353797 A JP 10353797A JP 3531781 B2 JP3531781 B2 JP 3531781B2
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aluminum
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利光 小沼
彰 菅原
由起子 上原
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Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
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Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【発明の属する技術分野】本発明は、絶縁表面を有する
基板上に形成された半導体装置に利用できる電極や配線
の構造、及びその作製方法に関する。 【0002】 【従来の技術】従来より、タンタルやアルミニウムを用
いて微細配線を形成する技術が知られている。そして、
これら配線の周囲を酸化物で覆い、絶縁化する技術も知
られている。これらの技術は、基板上に形成された集積
回路等に利用することができる。特に、ガラス基板等の
絶縁表面を有する基板上に形成された薄膜トランジスタ
(TFT)を集積化した、アクティブマトリックス型の
液晶表示装置の配線部分に利用することができる。 【0003】この技術の一例を図2に示す。図2におい
て、適当な基体21(一般に絶縁体である)上に配線を
形成するためのアルミニウム膜22が形成されている。
このアルミニウム膜中には、IIIa族の元素であるScや
Yが添加されている。以下において、単にアルミニウム
といった場合、このような不純物が添加されたものも含
むものとする。このアルミニウム膜を配線として形成す
るには、レジストマスク23を用いてアルミニウム膜を
エッチングする必要がある。 【0004】エッチングとしては、等方性のウエットエ
ッチングが通常用いられる。この場合、エッチングされ
た端部の状態は、図2(B)の24に示すようななだら
かな形状を有する状態となる。 【0005】そして、このパターニングされたアルミニ
ウム22の周囲に酸化物層25を形成する。この酸化物
層25は、3〜10%の酒石酸や硼酸、さらには硝酸が
含まれたエチレングルコール溶液中において、100V
以上の電圧をアルミニウムに印加することにより形成す
ることができる。この工程は一般に陽極酸化工程と呼ば
れる。 【0006】上記のような陽極酸化工程において形成さ
れる酸化物層は、図2(C)の24に示すように、なだ
らかに形成されたアルミニウム膜の側面に沿って形成さ
れる。 【0007】図2(C)のような形状に配線パターンが
形成されることは、配線パターンの微細化や配線同士の
アイソレーションの向上を計る上で好ましいことではな
い。 【0008】この問題を解決するには、垂直方向に異方
性を有するエッチングを用いることが考えられるが、下
地をエチッングしないようにエッジング条件を微妙に設
定する必要があり、工程上の困難が増大する。 【0009】一方、従来より、TFT(薄膜トランジス
タ)として、図4に示すような構造が提案されている。
図4に示すのは、緻密なバリア型の陽極酸化物層408
とポーラス状の陽極酸化物層409とをゲイト電極40
7の周囲に形成し、この2つの酸化物層の厚さを利用し
て、オフセットゲイト領域413を形成する構成であ
る。 【0010】緻密な陽極酸化物層は、絶縁性に優れてい
るものの、2000Å以上の厚さに成長させるのは困難
であり、また陽極酸化工程において高電圧が必要とされ
るので、必要とするオフセット長413、414(例え
ば1μm)を得るためには適当ではない。 【0011】一方、ポーラス状の陽極酸化物層409
は、低電圧で厚い酸化物層を形成することができるが、
耐圧が著しく低く、絶縁物としての特性は低い。図4に
示すTFTの構造は、これら緻密な陽極酸化物層とポー
ラス状の陽極酸化物層の特徴をそれぞれ利用したもので
ある。即ち、オフセットゲイト長さを稼ぐために成長が
容易なポーラス状の陽極酸化物層409を利用し、ゲイ
ト電極の絶縁のために、緻密な陽極酸化物層408を利
用し、オフセットゲイト領域の形成とゲイト電極の絶縁
とを両立させたものである。 【0012】しかしながら、本発明者らの研究によれ
ば、ポーラス状の陽極酸化物層の成長を図4に示すよう
な、ゲイト電極の側面方向のみに行うのは困難であり、
その成長させる長さもあまり大きくできないことが確認
された。 【0013】この様子を図3に示す。まず、基体31上
に厚さ1μmのアルミ膜32を形成する。このアルミ膜
中には、後の陽極酸化工程においてアルミの異常成長が
発生しないように、0.2wt%のSc(スカンジウ
ム)を含ませてある。 【0014】そしてフォトレジストのマスク33を用い
てパターニングを行うことによって、図3(B)に示す
ような状態を得る。つぎに、3〜20%のクエン酸、シ
ョウ酸、燐酸、クロム酸、または硫酸の水溶液を用い
て、ポーラス状の陽極酸化物層34を露呈したゲイト電
極32の側面に形成する。この際、10〜30V程度の
低印加電圧で、陽極酸化物層を成長させることができ
る。 【0015】しかしながら、図3(C)の35に示すよ
うに、マスク33が存在しているゲイト電極32の上面
側からも酸化が進行し、この部分においても酸化物層の
成長が見られることが判明した。そして、この35で示
される上部からの酸化が進行すると、34で示される側
面からの酸化物層の成長が阻害されてしまうことが判明
した。 【0016】即ち、35で示される上部からの陽極酸化
が進行すると、34で示される陽極酸化の進行が著しく
低下、あるいはほとんど止まってしまうことが判明し
た。 【0017】また、このマスク33の界面付近から進行
する35で示される陽極酸化は、制御不能なものであ
り、大きなバラツキでもって発生してしまう。そのため
34で示される側面方向の陽極酸化物層の厚さもバラツ
キの大きなもになってしまうことが確認されている。 【0018】図3(C)に示すような状態で陽極酸化工
程が進行してしまうのは、マスク33とアルミ膜32と
の密着性の悪さが原因と考えられる。 【0019】 【発明が解決しようとする課題】本発明は、配線等の微
細パターンを形成する際に、パターン側面を垂直に形成
する技術を提供することを目的とする。また、電極の側
面にポーラス状の陽極酸化物層を形成せんとする場合に
おいて、上面からの陽極酸化が進行しないような構造、
およびその作製方法を提供することを目的とする。 【0020】 【課題を解決するための手段】本発明によって提供され
る基本的な作製工程を図1に示す。図1において11が
基体であり、例えば図4でいうと、珪素半導体薄膜上に
形成されたゲイト絶縁膜402である。まずこの基体上
面に陽極酸化可能な材料である、アルミニウム、タンタ
ル、チタン、または珪素等を12として成膜する。そし
て、陽極酸化工程において、緻密な酸化物層13を薄く
形成する。 【0021】例えば12としてアルミニウムを用いた場
合には、この緻密な酸化物層13を形成する工程は、3
〜10%の酒石液または硼酸または硝酸が含まれたエチ
レングルコール溶液中でアルミニウム12に通電(10
〜30V程度)することによって、100〜1000Å
例えば200Å程度の厚さに緻密な酸化物層13を形成
する。 【0022】この工程においては、印加する電圧と陽極
酸化時間とを調節することによって、形成される酸化物
層の厚さを制御することができる。 【0023】つぎに、フォトレジストやポリイミド等の
適当なマスク14を形成する。そして、3〜20%のク
エン酸、ショウ酸、燐酸、クロム酸、さらには硫酸等の
酸性水溶液中で、10〜30Vの電圧を印加し、ポーラ
ス状の酸化物層15を形成する。この工程においては、
バリアとして機能する緻密な酸化物層13の作用で、上
側からの酸化が全く進行しないので、必要とする厚さで
ポーラス状の酸化物層15を形成することができる。 【0024】さらに前述の緻密な酸化物層の形成と同様
な工程によって、緻密な酸化物層16を2000Åの厚
さに形成する。この工程においては、ポーラス状の酸化
物層15とアルミニウム12との間において緻密な酸化
物層16が形成される。 【0025】後は、マスク14と緻密な酸化物層13と
を取り除くことによって、基本的な工程が終了する。こ
の際、緻密な酸化物層13は薄いので、バッファ弗酸等
のエッチャントで除去することができる。また、ポーラ
ス状の酸化物層15は、リン酸系のエッチャントで選択
的に除去することができる。 【0026】こうして、18の部分が垂直にかたちよく
形成された配線パターンや電極パターンを形成すること
ができる。 【0027】なお、ポーラス状の酸化物層15を利用す
るのであれば、そのまま残存させればよい。 【0028】 【発明の実施の形態】 〔実施形態1〕本実施の形態は、陽極酸化可能な材料を
用いた微細配線に関する。図1に本実施の形態の概略の
作製工程を示す。本実施の形態では配線材料として、ア
ルミニウムを主成分とした例を示す。アルミニウム以外
の材料としては、タンタル、チタン、珪素、さらにはこ
れらの混合材料やこれらの材料を主成分とする材料を利
用することができる。 【0029】本実施の形態は、図1(D)の18で示す
ような、端部が垂直に形成され、その周囲に緻密で耐圧
性に優れた酸化物層16が形成されたアルミニウムの配
線12に関する。 【0030】まず、適当な基体11(一般には絶縁膜や
絶縁材料である)上に配線を形成する材料となるアウミ
ニウムの膜12を2μmの厚さに形成する。このアルミ
ニウムの厚さは、必要とする厚さに形成すればよく、特
に限定されるものではない。また、アルミニウム中には
Sc(スカンジウム)を0.2wt%添加したものを用
いる。これは、後の陽極酸化工程において、アルミニウ
ムの異常成長(ヒロック)が起こらないようにするため
である。また、高温でのアルミの異常成長防止用にはS
c以外の添加物(例えばY)を用いてもよい。 【0031】そして3%の酒石酸を含んだエチレングル
コール溶液中において10〜30Vの電圧を印加し、2
00Å程度の緻密な酸化物層13を形成する。そして、
パターニングのためのレジストマスク14を用いて、ア
ルミニウム膜12とその上の酸化物層13を所定のパタ
ーンに加工する。この際、酸化物層13は薄いので、容
易にエッチングすることができる。 【0032】上記パターニングを等方性のエッチングで
行った場合、17で示されるようになだらかな形状にア
ルミニウム膜の端部が形成されてしまう。また、酸化物
層13とアルミニウム膜12とのエッチング速度の違い
によって、17に示すような形状にエッチングが進行し
てしまう。 【0033】そして、10%のショウ酸水溶液中におい
て10〜30Vの電圧をアルミニウム電極12に印加
し、陽極酸化を行う。この工程で、図1(C)の15で
示される如く、ポーラス状(多孔質)の酸化物が内部方
向に成長する。この成長は、溶液に接した面だけから進
行するもので、その成長距離も任意に制御することがで
きる。 【0034】そして、その成長距離がある程度あれば、
その成長端部はほぼ垂直になることが確かめられてい
る。一方、緻密な酸化物層の形成においては、酸化の状
況が出発状態の形状に沿って進行することが確かめられ
ている。 【0035】本実施の形態においては、アルミニウム膜
12の厚さを2μmとし、酸化物層15の成長距離を5
000Åとしてが、その成長先端分は、ほぼ垂直になっ
ていることが電子顕微鏡写真で確認されている。 【0036】さらに、3%の酒石酸を含んだエチレング
ルコール溶液中において、150Vの電圧を印加するこ
とによって、2000Å厚の緻密な陽極酸化物層16を
形成する。この酸化物層16は、アルミ配線12を取り
囲むように、均一に成長する。この酸化物層16は、ポ
ーラス状の酸化物層15とアルミニウムの配線12との
界面部分からアルミニウムの配線12の内部に向かって
成長する。 【0037】そして、レジストマスク14を取り除き、
さらに酸化物層13をバッファ弗酸で取り除く。この酸
化物層13は薄いので、容易に選択的に取り除くことが
できる。 【0038】つぎに、ポーラス状の酸化物層15を燐酸
系のエッチャントであるH3 PO4でエッチングする。
この際、緻密な酸化物層16が形成されているので、ア
ルミニウムの配線12は全くエッチングされず、選択的
に酸化物層15のみを取り除くことができる。 【0039】こうして、図1(D)に示すような周囲が
緻密で耐圧の高い酸化物層16で覆われたアルミニウム
の配線12を得ることができる。 【0040】この図1(D)に示す構造においては、1
7に示すように、配線部分12の側面が垂直に形成され
たものとすることができる。従って、配線の微細化を果
たす上で有効に利用することができる。 【0041】〔実施形態2〕本実施の形態は、TFTの
ゲイト電極の構造に本発明を利用した構成に関する。図
5に本実施の形態を示す。本実施の形態で示すTFT
は、図5(E)に示すように、低濃度の不純物領域51
1と512、さらには高濃度の不純物領域510と51
3とを有した構造を有し、さらにゲイト電極周囲の陽極
酸化物層508の厚さで決定されるオフセットゲイト領
域を有している。 【0042】まず、基板(コーニング7059、300
mm×400mmもしくは100mm×100mm)5
01上に下地酸化膜502として厚さ1000〜300
0Åの酸化珪素膜を形成した。この酸化膜の形成方法と
しては、酸素雰囲気中でのスパッタ法を使用した。しか
し、より量産性を高めるには、TEOSをプラズマCV
D法で分解・堆積した膜を用いてもよい。 【0043】その後、プラズマCVD法やLPCVD法
によって非晶質珪素膜を300〜5000Å、好ましく
は500〜1000Å堆積し、これを、550〜600
℃の還元雰囲気に24時間放置して、結晶化せしめた。
この工程は、レーザー照射によっておこなってもよい。
そして、このようにして結晶化させた珪素膜をパターニ
ングして島状領域503を形成した。さらに、この上に
スパッタ法によって厚さ700〜1500Åの酸化珪素
膜504を形成した。 【0044】その後、厚さ1000Å〜3μm(ここで
は6000Å)のアルミニウム(1wt%のSi、もし
くは0.1〜0.3wt%のSc(スカンジウム)を含
む)膜を電子ビーム蒸着法もしくはスパッタ法によって
形成した。 【0045】そして、フォトレジスト506の形成前
に、陽極酸化法によって厚さ100〜1000Å(ここ
では200Å)の酸化アルミニウム膜(陽極酸化物層)
500を形成する。この工程は、3%の酒石酸を含むエ
チレングルコール溶液中において10〜30Vの電圧を
印加することによって行われる。この酸化物層は、緻密
でこの上に形成されるフォトレジスト506との密着性
が良く、また、フォトレジストからの電流のリークを抑
制することになるので、後の陽極酸化工程において、多
孔質陽極酸化物を側面のみに形成するうえで極めて有効
である。 【0046】そして、フォトレジスト506(例えば、
東京応化製、OFPR800/30cp)をスピンコー
ト法によって形成した。その後、フォトレジストとアル
ミニウム膜をパターニングして、ゲイト電極505、マ
スク膜506とした(図5(A))。 【0047】さらにこれに電解溶液中で電流を通じて陽
極酸化し、厚さ3000〜6000Å、例えば、厚さ5
000Åの陽極酸化物507を形成した。陽極酸化は、
3〜20%のクエン酸もしくはショウ酸、燐酸、クロム
酸、硫酸等の酸性水溶液を用いておこない、10〜30
Vの一定電流をゲイト電極に印加すればよい。本実施の
形態ではシュウ酸溶液(30℃)中で電圧を10Vと
し、20〜40分、陽極酸化した。陽極酸化物の厚さは
陽極酸化時間によって制御した(図5(B))。 【0048】上記の工程は、緻密な酸化物層500が形
成されているおかげで、図5に示すように横方向のみに
進行し、またその厚さも必要とするだけ得ることができ
る。 【0049】次に、マスクを除去し、再び電解溶液中に
おいて、ゲイト電極に電流を印加した。今回は、3〜1
0%の酒石液、硼酸、硝酸が含まれたエチレングルコー
ル溶液を用いた。溶液の温度は10℃前後の室温より低
い方が良好な酸化膜が得られた。このため、ゲイト電極
の上面および側面にバリヤ型の陽極酸化物508が形成
された。陽極酸化物508の厚さは印加電圧に比例し、
印加電圧が150Vで2000Åの陽極酸化物が形成さ
れた。陽極酸化物508の厚さは必要とされるオフセッ
ト、オーバーラップの大きさによって決定したが、30
00Å以上の厚さの陽極酸化物を得るには250V以上
の高電圧が必要であり、TFTの特性に悪影響を及ぼす
ので3000Å以下の厚さとすることが好ましい。本実
施の形態では80〜150Vまで上昇させ、必要とする
陽極酸化膜508の厚さによって電圧を選択した(図5
(C))。 【0050】その後、ドライエッチング法によって酸化
珪素膜504をエッチングした。このエッチングにおい
ては、等方性エッチングのプラズマモードでも、あるい
は異方性エッチングの反応性イオンエッチングモードで
もよい。ただし、珪素と酸化珪素の選択比を十分に大き
くすることによって、活性層を深くエッチングしないよ
うにすることが重要である。例えば、エッチングガスと
してCF4 を使用すれば陽極酸化物はエッチングされ
ず、酸化珪素膜504のみがエッチングされる。また、
多孔質陽極酸化物507の下の酸化珪素膜504’はエ
ッチングされずに残した(図5(D))。 【0051】その後、燐酸、酢酸、硝酸の混酸を用いて
陽極酸化物507をエッチングした。このエッチングで
は陽極酸化物507のみがエッチングされ、エッチング
レートは約600Å/分であった。その下のゲイト絶縁
膜504’はそのまま残存した。そして、イオンドーピ
ング法によって、TFTの活性層503に、ゲイト電極
部(すなわちゲイト電極とその周囲の陽極酸化膜)およ
びゲイト絶縁膜をマスクとして自己整合的に不純物を注
入し、低抵抗不純物領域(ソース/ドレイン領域)51
0、513、高抵抗不純物領域511、512を形成し
た。ドーピングガスとしてはフォスフィン(PH3 )を
用いたため、N型の不純物領域となった。P型の不純物
領域を形成するにはジボラン(B26 )をドーピング
ガスとして用いればよい。ドーズ量は5×1014〜5×
1015cm-2、加速エネルギーは10〜30keVとし
た。その後、KrFエキシマーレーザー(波長248n
m、パルス幅20nsec)を照射して、活性層中に導
入された不純物イオンの活性化をおこなった。 【0052】SIMS(二次イオン質量分析法)の結果
によると、領域510、513の不純物濃度は1×10
20〜2×1021cm-3、領域511、512では1×1
17〜2×1018cm-3であった。ドーズ量換算では、
前者は5×1014〜5×1015cm-2、後者は2×10
13〜5×1014cm-2であった。この違いはゲイト絶縁
膜504’の有無によってもたらされたのであって、一
般的には、低抵抗不純物領域の不純物濃度は、高抵抗不
純物領域のものより0.5〜3桁大きくなる(図5
(E))。 【0053】最後に、全面に層間絶縁物514として、
CVD法によって酸化珪素膜を厚さ3000Å形成し
た。そして、TFTのソース/ドレインにコンタクトホ
ールを形成し、アルミニウム配線・電極515、516
を形成した。さらに200〜400℃で水素アニールを
おこなった。以上によって、TFTが完成された(図5
(F))。 【0054】 【発明の効果】陽極酸化工程において、酸化物層を形成
せんとする材料の上面に薄く緻密な酸化物層を形成し、
しかる後にポーラス状の酸化物層をこの材料の側面に形
成することによって、このポーラス状の酸化物層を制御
性良く形成することができる。また、このポーラス状の
酸化物層の形成に引き続いて、緻密な酸化物層を形成
し、ポーラス状の酸化物層を取り除くことで、緻密な酸
化物層で覆われ、側面が垂直に形成された配線や電極を
構成することができる。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION [0001] 1. Field of the Invention [0002] The present invention relates to a structure of an electrode or a wiring which can be used for a semiconductor device formed on a substrate having an insulating surface, and a method of manufacturing the same. 2. Description of the Related Art Conventionally, there has been known a technique for forming fine wiring using tantalum or aluminum. And
A technique of covering these wirings with an oxide to make them insulated is also known. These techniques can be used for integrated circuits formed on a substrate. In particular, it can be used for a wiring portion of an active matrix type liquid crystal display device in which thin film transistors (TFTs) formed on a substrate having an insulating surface such as a glass substrate are integrated. FIG. 2 shows an example of this technique. In FIG. 2, an aluminum film 22 for forming a wiring is formed on a suitable base 21 (generally an insulator).
Sc and Y, which are IIIa group elements, are added to the aluminum film. Hereinafter, in the case where aluminum is simply used, it is assumed that such an impurity is included. To form this aluminum film as a wiring, it is necessary to etch the aluminum film using the resist mask 23. As etching, isotropic wet etching is usually used. In this case, the state of the etched end portion has a gentle shape as shown at 24 in FIG. [0005] Then, an oxide layer 25 is formed around the patterned aluminum 22. The oxide layer 25 has a voltage of 100 V in an ethylene glycol solution containing tartaric acid, boric acid, and nitric acid of 3 to 10%.
It can be formed by applying the above voltage to aluminum. This step is generally called an anodizing step. The oxide layer formed in the above-described anodic oxidation step is formed along the side surface of the smoothly formed aluminum film as shown at 24 in FIG. The formation of a wiring pattern in a shape as shown in FIG. 2C is not preferable in miniaturizing the wiring pattern and improving the isolation between the wirings. In order to solve this problem, it is conceivable to use etching having anisotropy in the vertical direction. However, it is necessary to delicately set the edging conditions so as not to etch the base, which makes the process difficult. Increase. On the other hand, conventionally, a structure as shown in FIG. 4 has been proposed as a TFT (thin film transistor).
FIG. 4 shows a dense barrier type anodic oxide layer 408.
And the porous anodic oxide layer 409 are connected to the gate electrode 40.
7 and the offset gate region 413 is formed by utilizing the thickness of the two oxide layers. Although a dense anodic oxide layer has excellent insulating properties, it is difficult to grow it to a thickness of 2,000 mm or more, and a high voltage is required in the anodic oxidation step. It is not suitable for obtaining the offset lengths 413 and 414 (for example, 1 μm). On the other hand, a porous anodic oxide layer 409
Can form a thick oxide layer at low voltage,
The withstand voltage is extremely low, and the characteristics as an insulator are low. The structure of the TFT shown in FIG. 4 utilizes the features of the dense anodic oxide layer and the porous anodic oxide layer. That is, the porous gate anodic oxide layer 409, which is easy to grow, is used to increase the length of the offset gate, and the dense anodic oxide layer 408 is used to insulate the gate electrode. And insulation of the gate electrode. However, according to the study of the present inventors, it is difficult to grow a porous anodic oxide layer only in the lateral direction of the gate electrode as shown in FIG.
It was confirmed that the growth length could not be too large. FIG. 3 shows this state. First, an aluminum film 32 having a thickness of 1 μm is formed on a base 31. The aluminum film contains 0.2 wt% of Sc (scandium) so that abnormal growth of aluminum does not occur in the subsequent anodic oxidation step. By performing patterning using the photoresist mask 33, a state as shown in FIG. 3B is obtained. Next, using a 3 to 20% aqueous solution of citric acid, oxalic acid, phosphoric acid, chromic acid, or sulfuric acid, a porous anodic oxide layer 34 is formed on the exposed side surface of the gate electrode 32. At this time, the anodic oxide layer can be grown at a low applied voltage of about 10 to 30 V. However, as shown at 35 in FIG. 3C, oxidation proceeds from the upper surface side of the gate electrode 32 where the mask 33 is present, and the growth of the oxide layer is observed also in this portion. There was found. It has been found that when the oxidation from the upper portion indicated by 35 proceeds, the growth of the oxide layer from the side surface indicated by 34 is hindered. That is, it has been found that when the anodic oxidation indicated by 35 proceeds from above, the progress of anodic oxidation indicated by 34 is significantly reduced or almost stopped. The anodic oxidation indicated by 35, which proceeds from the vicinity of the interface of the mask 33, is uncontrollable and occurs with large variations. Therefore, it has been confirmed that the thickness of the anodic oxide layer in the lateral direction indicated by 34 also has a large variation. The progress of the anodic oxidation step in the state shown in FIG. 3C is considered to be due to poor adhesion between the mask 33 and the aluminum film 32. SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a technique for forming a pattern side surface vertically when forming a fine pattern such as a wiring. Further, in the case of forming a porous anodic oxide layer on the side surface of the electrode, a structure in which anodic oxidation from the top surface does not progress
And a manufacturing method thereof. The basic fabrication steps provided by the present invention are shown in FIG. In FIG. 1, reference numeral 11 denotes a base, for example, in FIG. 4, a gate insulating film 402 formed on a silicon semiconductor thin film. First, a film 12 of anodizable material, such as aluminum, tantalum, titanium, or silicon, is formed on the upper surface of the substrate. Then, in the anodic oxidation step, the dense oxide layer 13 is formed thin. For example, when aluminum is used as 12, the step of forming the dense oxide layer 13 is performed in three steps.
The aluminum 12 is energized in an ethylene glycol solution containing 10% to 10% tartaric acid or boric acid or nitric acid (10%).
~ 30V) to make it 100 ~ 1000Å
For example, the dense oxide layer 13 is formed to a thickness of about 200 °. In this step, the thickness of the oxide layer to be formed can be controlled by adjusting the applied voltage and the anodic oxidation time. Next, a suitable mask 14 such as a photoresist or polyimide is formed. Then, a voltage of 10 to 30 V is applied in an acidic aqueous solution of 3 to 20% of citric acid, oxalic acid, phosphoric acid, chromic acid, and sulfuric acid to form the porous oxide layer 15. In this step,
Oxidation from the upper side does not progress at all by the action of the dense oxide layer 13 functioning as a barrier, so that the porous oxide layer 15 can be formed with a required thickness. Further, a dense oxide layer 16 is formed to a thickness of 2000.degree. By a process similar to that for forming the dense oxide layer described above. In this step, a dense oxide layer 16 is formed between the porous oxide layer 15 and the aluminum 12. After that, the basic steps are completed by removing the mask 14 and the dense oxide layer 13. At this time, since the dense oxide layer 13 is thin, it can be removed with an etchant such as buffered hydrofluoric acid. Further, the porous oxide layer 15 can be selectively removed with a phosphoric acid-based etchant. In this way, it is possible to form a wiring pattern or an electrode pattern in which the portion 18 is formed vertically and well. If the porous oxide layer 15 is used, it may be left as it is. [Embodiment 1] This embodiment relates to a fine wiring using a material that can be anodized. FIG. 1 shows a schematic manufacturing process of this embodiment. In this embodiment, an example in which aluminum is used as a main component as a wiring material will be described. As a material other than aluminum, tantalum, titanium, silicon, a mixed material thereof, or a material containing these materials as main components can be used. In this embodiment, as shown in FIG. 1 (D), an aluminum wiring having an end portion formed vertically and an oxide layer 16 having a dense and excellent withstand voltage formed therearound is formed. 12 First, an appropriate substrate 11 (generally an insulating film or an insulating material) is formed with an aluminium film 12 having a thickness of 2 μm as a material for forming wiring. The thickness of this aluminum is not particularly limited as long as it is formed to a required thickness. Further, aluminum to which 0.2 wt% of Sc (scandium) is added is used. This is to prevent abnormal growth (hillock) of aluminum from occurring in the subsequent anodic oxidation step. For preventing abnormal growth of aluminum at high temperature, S
Additives other than c (for example, Y) may be used. Then, a voltage of 10 to 30 V is applied in an ethylene glycol solution containing 3% of tartaric acid,
A dense oxide layer 13 of about 00 ° is formed. And
The aluminum film 12 and the oxide layer 13 thereon are processed into a predetermined pattern using a resist mask 14 for patterning. At this time, since the oxide layer 13 is thin, it can be easily etched. If the above-mentioned patterning is performed by isotropic etching, the end of the aluminum film is formed in a gentle shape as indicated by 17. Further, due to the difference in the etching rate between the oxide layer 13 and the aluminum film 12, the etching progresses to the shape shown in FIG. Then, a voltage of 10 to 30 V is applied to the aluminum electrode 12 in a 10% aqueous solution of oxalic acid to perform anodic oxidation. In this step, as shown at 15 in FIG. 1C, a porous (porous) oxide grows inward. This growth proceeds only from the surface in contact with the solution, and the growth distance can be arbitrarily controlled. And if the growth distance is to some extent,
It has been confirmed that the growth edge is almost vertical. On the other hand, it has been confirmed that in the formation of a dense oxide layer, the state of oxidation proceeds along the shape of the starting state. In this embodiment, the thickness of the aluminum film 12 is 2 μm, and the growth distance of the oxide layer 15 is 5 μm.
It is confirmed by electron micrographs that the growth tip is almost vertical at 000 °. Further, by applying a voltage of 150 V in an ethylene glycol solution containing 3% of tartaric acid, a dense anodic oxide layer 16 having a thickness of 2000 mm is formed. The oxide layer 16 grows uniformly so as to surround the aluminum wiring 12. The oxide layer 16 grows from the interface between the porous oxide layer 15 and the aluminum wiring 12 toward the inside of the aluminum wiring 12. Then, the resist mask 14 is removed,
Further, the oxide layer 13 is removed with buffered hydrofluoric acid. Since the oxide layer 13 is thin, it can be easily and selectively removed. Next, the porous oxide layer 15 is etched with H 3 PO 4 which is a phosphoric acid-based etchant.
At this time, since the dense oxide layer 16 is formed, the aluminum wiring 12 is not etched at all, and only the oxide layer 15 can be selectively removed. Thus, an aluminum wiring 12 whose periphery is covered with a dense and high withstand voltage oxide layer 16 as shown in FIG. 1D can be obtained. In the structure shown in FIG.
As shown in FIG. 7, the side surface of the wiring portion 12 may be formed vertically. Therefore, it can be effectively used for achieving finer wiring. [Embodiment 2] This embodiment relates to a structure in which the present invention is applied to the structure of a gate electrode of a TFT. FIG. 5 shows this embodiment. TFT shown in this embodiment mode
Is, as shown in FIG. 5E, a low-concentration impurity region 51.
1 and 512, and further, high-concentration impurity regions 510 and 51
3 and an offset gate region determined by the thickness of the anodic oxide layer 508 around the gate electrode. First, a substrate (Corning 7059, 300
mm × 400mm or 100mm × 100mm) 5
01 as a base oxide film 502 having a thickness of 1000 to 300
A 0 ° silicon oxide film was formed. As a method of forming the oxide film, a sputtering method in an oxygen atmosphere was used. However, in order to further improve mass productivity, TEOS must be
A film decomposed and deposited by the method D may be used. Thereafter, an amorphous silicon film is deposited by plasma CVD or LPCVD at a thickness of 300 to 5000 °, preferably 500 to 1000 °, and is deposited at 550 to 600 °.
The crystals were left to stand in a reducing atmosphere at 24 ° C. for 24 hours for crystallization.
This step may be performed by laser irradiation.
Then, the silicon film crystallized in this manner was patterned to form island regions 503. Further, a silicon oxide film 504 having a thickness of 700 to 1500 ° was formed thereon by sputtering. Thereafter, an aluminum (containing 1 wt% Si or 0.1 to 0.3 wt% Sc (scandium)) film having a thickness of 1000 to 3 μm (here, 6000 °) is formed by electron beam evaporation or sputtering. Formed. Before the formation of the photoresist 506, an aluminum oxide film (anodic oxide layer) having a thickness of 100 to 1000 ° (here, 200 °) is formed by anodic oxidation.
Form 500. This step is carried out by applying a voltage of 10 to 30 V in an ethylene glycol solution containing 3% tartaric acid. This oxide layer is dense and has good adhesion to the photoresist 506 formed thereon, and also suppresses current leakage from the photoresist. This is extremely effective in forming the anodic oxide only on the side surfaces. Then, a photoresist 506 (for example,
OFPR800 / 30cp, manufactured by Tokyo Ohka) was formed by spin coating. Thereafter, the photoresist and the aluminum film were patterned to form a gate electrode 505 and a mask film 506 (FIG. 5A). Further, anodization is performed by passing an electric current through the electrolytic solution to a thickness of 3000-6000 °, for example, a thickness of 5
An anodic oxide 507 of 000 ° was formed. Anodizing is
3 to 20% of an aqueous acid solution such as citric acid or oxalic acid, phosphoric acid, chromic acid, sulfuric acid, etc.
A constant current of V may be applied to the gate electrode. In the present embodiment, the voltage was set to 10 V in an oxalic acid solution (30 ° C.), and anodic oxidation was performed for 20 to 40 minutes. The thickness of the anodic oxide was controlled by the anodic oxidation time (FIG. 5B). The above process proceeds only in the lateral direction, as shown in FIG. 5, due to the formation of the dense oxide layer 500, and the required thickness can be obtained. Next, the mask was removed, and a current was again applied to the gate electrode in the electrolytic solution. This time, 3-1
An ethylene glycol solution containing 0% tartaric acid, boric acid, and nitric acid was used. A better oxide film was obtained when the temperature of the solution was lower than room temperature around 10 ° C. For this reason, a barrier-type anodic oxide 508 was formed on the upper surface and side surfaces of the gate electrode. The thickness of the anodic oxide 508 is proportional to the applied voltage,
At an applied voltage of 150 V, an anodic oxide of 2000 ° was formed. The thickness of the anodic oxide 508 was determined by the required offset and the size of the overlap.
Since a high voltage of 250 V or more is required to obtain an anodic oxide having a thickness of 00 ° or more, which adversely affects the characteristics of the TFT, the thickness is preferably 3000 ° or less. In this embodiment, the voltage is increased to 80 to 150 V, and the voltage is selected according to the required thickness of the anodic oxide film 508 (see FIG. 5).
(C)). After that, the silicon oxide film 504 was etched by a dry etching method. In this etching, a plasma mode of isotropic etching or a reactive ion etching mode of anisotropic etching may be used. However, it is important to prevent the active layer from being etched deeply by making the selectivity between silicon and silicon oxide sufficiently large. For example, if CF 4 is used as an etching gas, the anodic oxide is not etched, and only the silicon oxide film 504 is etched. Also,
The silicon oxide film 504 'under the porous anodic oxide 507 was left without being etched (FIG. 5D). Thereafter, the anodic oxide 507 was etched using a mixed acid of phosphoric acid, acetic acid and nitric acid. In this etching, only the anodic oxide 507 was etched, and the etching rate was about 600 ° / min. The gate insulating film 504 'thereunder remains as it is. Then, an impurity is implanted into the active layer 503 of the TFT in a self-aligned manner by using the gate electrode portion (that is, the gate electrode and the anodic oxide film around the gate electrode) and the gate insulating film as a mask by an ion doping method. (Source / drain region) 51
0, 513 and high resistance impurity regions 511, 512 were formed. Since phosphine (PH 3 ) was used as the doping gas, an N-type impurity region was formed. Diborane (B 2 H 6 ) may be used as a doping gas to form a P-type impurity region. The dose is 5 × 10 14 to 5 ×
10 15 cm -2 and the acceleration energy were 10 to 30 keV. Thereafter, a KrF excimer laser (wavelength 248 n)
m and a pulse width of 20 nsec) to activate the impurity ions introduced into the active layer. According to the result of SIMS (secondary ion mass spectrometry), the impurity concentration of the regions 510 and 513 is 1 × 10
20 to 2 × 10 21 cm −3 , 1 × 1 in regions 511 and 512
0 17 to 2 × 10 18 cm −3 . In dose conversion,
The former is 5 × 10 14 to 5 × 10 15 cm −2 and the latter is 2 × 10
13 was ~5 × 10 14 cm -2. This difference is caused by the presence or absence of the gate insulating film 504 '. Generally, the impurity concentration of the low resistance impurity region is 0.5 to 3 orders of magnitude higher than that of the high resistance impurity region (FIG. 5
(E)). Finally, an interlayer insulator 514 is formed on the entire surface.
A silicon oxide film having a thickness of 3000 .ANG. Was formed by the CVD method. Then, contact holes are formed in the source / drain of the TFT, and aluminum wiring / electrodes 515 and 516 are formed.
Was formed. Further, hydrogen annealing was performed at 200 to 400 ° C. Thus, the TFT was completed (FIG. 5
(F)). In the anodic oxidation step, a thin and dense oxide layer is formed on the upper surface of the material for forming the oxide layer,
Thereafter, by forming a porous oxide layer on the side surface of the material, the porous oxide layer can be formed with good controllability. In addition, following the formation of the porous oxide layer, a dense oxide layer is formed, and the porous oxide layer is removed. Wirings and electrodes can be configured.

【図面の簡単な説明】 【図1】本発明を利用した配線の作製工程を示す工程別
断面図。 【図2】従来の例を示す工程別断面図。 【図3】従来の例を示す工程別断面図。 【図4】TFTの構造を示す断面図。 【図5】実施の形態のTFTの作製工程を示す工程別断
面図。 【符号の説明】 11 基体 12 アルミニウム 13 緻密な酸化物層 14 レジストマスク 15 ポーラス状の酸化物層 16 緻密な酸化物層 21 基体 22 アルミニウム 23 レジストマスク 25 酸化物層 31 基体 32 アルミニウム 33 レジストマスク 34 酸化物層 35 酸化物層
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a cross-sectional view showing each step of a process for manufacturing a wiring utilizing the present invention. FIG. 2 is a cross-sectional view showing a conventional example by process. FIG. 3 is a cross-sectional view showing a conventional example by process. FIG. 4 is a cross-sectional view illustrating a structure of a TFT. FIGS. 5A to 5C are cross-sectional views illustrating a manufacturing process of a TFT according to an embodiment; DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 Base 12 Aluminum 13 Dense oxide layer 14 Resist mask 15 Porous oxide layer 16 Dense oxide layer 21 Base 22 Aluminum 23 Resist mask 25 Oxide layer 31 Base 32 Aluminum 33 Resist mask 34 Oxide layer 35 Oxide layer

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平1−183853(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 21/3205 H01L 21/283 H01L 21/3213 H01L 29/78 H01L 21/336 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (56) References JP-A-1-183852 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) H01L 21/3205 H01L 21/283 H01L 21 / 3213 H01L 29/78 H01L 21/336

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】 【請求項1】 電極または配線を構成する材料の表面を
陽極酸化することにより、第1の緻密な陽極酸化物層を
形成する工程と、 マスクを用いて前記材料を所定の形状にパターニングす
る工程と、 前記材料の露呈した側面を陽極酸化することによってポ
ーラス状の陽極酸化物層を形成する工程と、 前記材料を陽極酸化することによって、前記第1の緻密
な陽極酸化物層及び前記ポーラス状の陽極酸化物層に接
する前記材料の上面及び側面に第2の緻密な陽極酸化物
層を形成する工程と、 前記マスクと前記第1の緻密な陽極酸化物層とを除去す
る工程と、 を有することを特徴とする半導体装置の作製方法。
(57) [Claims 1] The surface of a material constituting an electrode or a wiring is
By anodizing, the first dense anodic oxide layer is formed.
Forming and patterning the material into a predetermined shape using a mask
And anodizing the exposed sides of the material.
Forming a glass-like anodic oxide layer and anodizing the material to form the first dense
Contact with the porous anodic oxide layer and the porous anodic oxide layer
Second dense anodic oxide on the top and side surfaces of said material
Forming a layer, removing the mask and the first dense anodic oxide layer
The method for manufacturing a semiconductor device characterized by having a that step.
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