JP5228298B2 - 半導体薄膜の加工方法及び半導体装置の製造方法 - Google Patents

Description

この発明は半導体薄膜の加工方法及び半導体装置の製造方法に関する。

例えば従来の薄膜トランジスタ（半導体装置）には、基板の上面にゲート電極が設けられ、ゲート電極を含む基板の上面にゲート絶縁膜が設けられ、ゲート電極上におけるゲート絶縁膜の上面に真性酸化亜鉛（ＺｎＯ）からなる半導体薄膜が設けられ、半導体薄膜の上面両側にｎ型酸化亜鉛からなるオーミックコンタクト層が設けられ、各オーミックコンタクト層の上面にソース・ドレイン電極が設けられたものがある（例えば、特許文献１参照）。

特開２００３−３７２６８号公報

ところで、例えば図３７（Ａ）に示すように、基板１００の上面に成膜された酸化亜鉛膜１０１をその上面にパターン形成されたレジスト膜１０２をマスクとしてウェットエッチングすると、図３７（Ｂ）に示すように、レジスト膜１０２の近傍以外の領域における酸化亜鉛膜１０１のエッチングが平均的に進行するが、レジスト膜１０２の近傍における酸化亜鉛膜１０１のエッチングがそれよりも速く（例えば２．５〜３倍以上で）進行してしまう。

この結果、図３７（Ｃ）に示すように、レジスト膜１０２の近傍における酸化亜鉛膜１０１のエッチングが終了しても、レジスト膜１０２の近傍以外の領域には酸化亜鉛膜１０１がまだ大分残っている。そこで、ウェットエッチングを続行すると、図３７（Ｄ）に示すように、レジスト膜１０２の近傍以外の領域における酸化亜鉛膜１０１のエッチングに伴い、レジスト膜１０２下の酸化亜鉛膜１０１がサイドエッチングされ、エッチング終了時点では、図３７（Ｅ）に示すように、レジスト膜１０２下の酸化亜鉛膜１０１に比較的大きなサイドエッチングが生じてしまう。

このように、成膜された酸化亜鉛膜１０１をウェットエッチングにより加工すると、レジスト膜１０２下の酸化亜鉛膜１０１に比較的大きなサイドエッチングが生じてしまう。また、パターンの微細化に伴い、レジスト膜１０２の幅が極めて小さい場合には、レジスト膜１０２下の酸化亜鉛膜１０１がすべて消失してしまうことがある。特に、エッチング液として酸を用いると、顕著である。

そこで、この発明は、パターン形成される酸化亜鉛等からなる半導体薄膜にサイドエッチングが生じにくいようにすることができる半導体薄膜の加工方法及び半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。

この発明は、上記目的を達成するため、半導体薄膜の加工方法において、紫外光に対して透明な基板上に紫外光遮蔽膜を形成し、前記紫外光遮蔽膜および前記基板の上方側に半導体薄膜を形成し、前記紫外光遮蔽膜上における前記半導体薄膜上にマスキングパターンを形成し、前記基板の下方側から紫外光を照射しながら前記マスキングパターンをマスクとして前記半導体薄膜をウェットエッチングすることを特徴とする。
また半導体装置の製造方法において、
紫外光に対して透明な基板上に紫外光遮蔽膜を形成する工程と、
前記紫外光遮蔽膜を含む前記基板上にソース・ドレイン電極およびオーミックコンタクト層を形成する工程と、
少なくとも前記オーミックコンタクト層を含む前記基板上に酸化亜鉛からなる半導体薄膜形成用膜を成膜する工程と、
前記半導体薄膜形成用膜上に保護膜を形成する工程と、
前記基板の下側から紫外光を照射しながら前記保護膜をマスクとして前記半導体薄膜形成用膜をウェットエッチングして、前記保護膜下に半導体薄膜を形成する工程と、
を有することを特徴とする。
他の半導体装置の製造方法において、
基板上にゲート電極を形成する工程と、
前記ゲート電極上および前記基板上にゲート絶縁膜、半導体薄膜形成用膜および保護膜形成用膜を連続して成膜する工程と、
前記保護膜形成用膜上に紫外光遮蔽膜を形成する工程と、
前記紫外光遮蔽膜をマスクとして前記保護膜形成用膜をエッチングして、前記紫外光遮蔽膜下に保護膜を形成する工程と、
前記基板の上方側から紫外光を照射しながら前記紫外光遮蔽膜をマスクとして前記半導体薄膜形成用膜をウェットエッチングして、前記紫外光遮蔽膜下の前記保護膜下に半導体薄膜を形成する工程と、
を有することを特徴とする。
さらに他の半導体装置の製造方法において、
基板上にゲート電極を形成する工程と、
前記ゲート電極を含む前記基板上にゲート絶縁膜、半導体薄膜形成用膜および保護膜形成用膜を連続して成膜する工程と、
前記保護膜形成用膜に２つのコンタクトホールを形成する工程と、
前記保護膜形成用膜の各コンタクトホールを介して露出された前記半導体薄膜形成用膜の各上面および前記保護膜形成用膜上に金属からなる紫外光遮蔽膜を形成する工程と、
前記紫外光遮蔽膜をマスクとして前記保護膜形成用膜をエッチングして、前記紫外光遮蔽膜下に前記２つのコンタクトホールを有する保護膜を形成する工程と、
前記紫外光遮蔽膜を前記保護膜の各コンタクトホールを覆う２つの紫外光遮蔽膜に分離する工程と、
前記基板の上側から紫外光を照射しながら前記紫外光遮蔽膜および前記保護膜をマスクとして前記半導体薄膜形成用膜をウェットエッチングして、前記紫外光遮蔽膜下および前記保護膜下に半導体薄膜を形成する工程と、
前記半導体薄膜の周辺部上における前記紫外光遮蔽膜を覆い、前記半導体薄膜の周辺部以外に対応する部分に開口部を有する絶縁膜を形成する工程と、
前記絶縁膜の開口部を介して露出された前記２つの紫外光遮蔽膜保護膜の各上面に接続される２つのソース・ドレイン電極を形成する工程と、
を有することを特徴とする。

この発明によれば、紫外光が照射された領域における半導体薄膜のエッチング速度が紫外光遮蔽膜の存在により紫外光が照射されない領域における半導体薄膜のエッチング速度よりも速くなるので、紫外光が照射された領域における半導体薄膜のエッチング速度に対して紫外光が照射されない領域における半導体薄膜のエッチング速度が遅くなり、これにより紫外光遮蔽膜に対応する領域にパターン形成される半導体薄膜にサイドエッチングが生じにくいようにすることができる。

（第１実施形態）
図１はこの発明の第１実施形態としての半導体薄膜の加工方法の一連の工程を示す断面図である。まず、図１（Ａ）に示すように、基板１の上面に、プラズマＣＶＤ法により、酸化亜鉛からなる半導体薄膜２を成膜する。次に、半導体薄膜２の上面に、スパッタ法により成膜されたアルミニウム、クロム等からなる金属膜をフォトリソグラフィ法によりパターニングすることにより、紫外光遮蔽膜３を形成する。ここで、酸化亜鉛とは、ＺｎＯのみならず、ＺｎＯの他、Ｍｇ、Ｃｄ等を含むＺｎＯ系全体を意味するものである。

次に、図１（Ｂ）に示すように、基板１の上側から紫外光を照射しながら紫外光遮蔽膜３をマスクとして半導体薄膜２をウェットエッチングする。この場合、紫外光の照射の有無に関係なく、紫外光遮蔽膜３の近傍以外の領域における半導体薄膜２のエッチングが平均的に進行するが、紫外光遮蔽膜３の近傍における半導体薄膜２のエッチングがそれよりも速く進行する。

この結果、図１（Ｃ）に示すように、紫外光遮蔽膜３の近傍における半導体薄膜２のエッチングが終了しても、紫外光遮蔽膜３の近傍以外の領域には半導体薄膜２がまだ大分残っている。そこで、紫外光を照射しながらのウェットエッチングを続行すると、図１（Ｄ）に示すように、紫外光遮蔽膜３の近傍以外の領域における半導体薄膜２のエッチングが平均的に進行するが、紫外光遮蔽膜３下の半導体薄膜２のサイドエッチングがほとんど進行しない。

すなわち、紫外光遮蔽膜３の近傍以外の紫外光が照射された領域における半導体薄膜２のエッチング速度が紫外光遮蔽膜３下の紫外光が照射されない領域における半導体薄膜２のエッチング速度よりも速くなるので、紫外光遮蔽膜３の近傍以外の領域における半導体薄膜２のエッチング速度に対して紫外光遮蔽膜３下の半導体薄膜２のエッチング速度が遅くなり、これにより紫外光遮蔽膜３下の半導体薄膜２にサイドエッチングが生じにくいようにすることができる。この結果、エッチング終了時点では、図１（Ｅ）に示すように、紫外光遮蔽膜３下の半導体薄膜２に生じるサイドエッチングを比較的小さくすることができる。

ここで、例えば、エッチング液として濃度０．０２％以下の塩酸あるいは濃度０．１％以下の酢酸を用い、紫外光を照射しながら酸化亜鉛膜のウェットエッチングを行なうと、紫外光照射領域の酸化亜鉛膜のエッチング速度が紫外光非照射領域の酸化亜鉛膜のエッチング速度の１０倍以上となる（特開２００２−２７０８７４号公報参照）。したがって、紫外光照射領域のエッチング速度に対して紫外光非照射領域のエッチング速度が１／１０以下と遅くなる。

このように、紫外光を照射しながらウェットエッチングを行なうと、紫外光照射領域のエッチング速度に対して紫外光非照射領域のエッチング速度が１／１０以下と遅くなるので、エッチング時間を紫外光を照射しない場合と同じとすれば、エッチング時間が１０倍以上と長くなり、エッチング速度が１／１０以下と遅いつまりより弱い（化学的に安全な）エッチング液を用いることもできる。

（第２実施形態）
図２はこの発明の第２実施形態としての半導体薄膜の加工方法の一連の工程を示す断面図である。まず、図２（Ａ）に示すように、紫外光に対して透明な基板１の上面に、スパッタ法により成膜されたアルミニウム、クロム等からなる金属膜をフォトリソグラフィ法によりパターニングすることにより、紫外光遮蔽膜３を形成する。

次に、紫外光遮蔽膜３を含む基板１の上面に、プラズマＣＶＤ法により、酸化亜鉛からなる半導体薄膜２を成膜する。次に、紫外光遮蔽膜３上における半導体薄膜２の上面に、紫外光遮蔽膜３をマスクとした基板１の下側からの露光（裏面露光）を含むフォトリソグラフィ法により、レジスト膜（マスキングパターン）４を形成する。

次に、図２（Ｂ）に示すように、基板１の下側から紫外光を照射しながらレジスト膜４をマスクとして半導体薄膜２をウェットエッチングする。この場合も、紫外光の照射の有無に関係なく、レジスト膜４の近傍以外の領域における半導体薄膜２のエッチングが平均的に進行するが、レジスト膜４の近傍における半導体薄膜２のエッチングがそれよりも速く進行する。

この結果、図２（Ｃ）に示すように、レジスト膜４の近傍における半導体薄膜２のエッチングが終了しても、レジスト膜４の近傍以外の領域には半導体薄膜２がまだ大分残っている。そこで、紫外光を照射しながらのウェットエッチングを続行すると、図２（Ｄ）に示すように、レジスト膜４の近傍以外の領域における半導体薄膜２のエッチングが平均的に進行するが、レジスト膜４下の半導体薄膜２のサイドエッチングがほとんど進行しない。

すなわち、レジスト膜４つまり紫外光遮蔽膜３の近傍以外の紫外光が照射された領域における半導体薄膜２のエッチング速度がレジスト膜４下つまり紫外光遮蔽膜３上の紫外光が照射されない領域における半導体薄膜２のエッチング速度よりも速くなるので、レジスト膜４の近傍以外の領域における半導体薄膜２のエッチング速度に対してレジスト膜４下の半導体薄膜２のエッチング速度が遅くなり、これによりレジスト膜４下の半導体薄膜２にサイドエッチングが生じにくいようにすることができる。この結果、エッチング終了時点では、図２（Ｅ）に示すように、レジスト膜４下の半導体薄膜２に生じるサイドエッチングを比較的小さくすることができる。

この第２実施形態では、紫外光遮蔽膜３は半導体薄膜２下にあるので、エッチング液に曝されることがなく、したがって紫外光遮蔽膜３それ自体の耐エッチング性を考慮する必要はない。また、レジスト膜４を裏面露光を含むフォトリソグラフィ法によりパターン形成することができるので、工程数を少なくすることができる。ただし、レジスト膜４は、基板１の上側からの露光を含むフォトリソグラフィ法によりパターン形成するようにしてもよい。

（第３実施形態）
図３はこの発明の第３実施形態としての半導体薄膜の加工方法の一連の工程を示す断面図である。まず、図３（Ａ）に示すように、紫外光に対して透明な基板１の上面に、スパッタ法により成膜されたアルミニウム、クロム等からなる金属膜をフォトリソグラフィ法によりパターニングすることにより、紫外光遮蔽膜３を形成する。次に、紫外光遮蔽膜３を含む基板１の上面に、プラズマＣＶＤ法により、酸化亜鉛からなる半導体薄膜２を成膜する。

次に、図３（Ｂ）に示すように、基板１の下側から紫外光を照射しながら半導体薄膜２をウェットエッチングすると、紫外光遮蔽膜３の外側で紫外光が照射された領域における半導体薄膜２のエッチング速度が紫外光遮蔽膜３上の紫外光が照射されない領域における半導体薄膜２のエッチング速度よりも速くなるので、紫外光遮蔽膜３の外側における半導体薄膜２の上面が紫外光遮蔽膜３上の半導体薄膜２の上面よりも低くなる。

さらに、紫外光を照射しながらのウェットエッチングを続行すると、図３（Ｃ）に示すように、紫外光遮蔽膜３の外側における半導体薄膜２の上面と紫外光遮蔽膜３上の半導体薄膜２の上面との差が大きくなる。そして、エッチングが終了すると、図３（Ｄ）に示すように、紫外光遮蔽膜３上にのみある程度の膜厚の半導体薄膜２が残存され、この残存された半導体薄膜２にサイドエッチングが生じることはない。

ここで、エッチング液として上述の濃度０．０２％以下の塩酸あるいは濃度０．１％以下の酢酸を用いた場合には、紫外光照射領域の酸化亜鉛膜のエッチング速度が紫外光非照射領域の酸化亜鉛膜のエッチング速度の１０倍以上となるので、紫外光遮蔽膜３上にのみ残存される半導体薄膜２の膜厚は成膜時の膜厚の９割程度となる。そして、この第３実施形態では、図２に示す第２実施形態の場合と比較して、レジスト膜４を必要としないので、それに応じた分だけ、工程数を少なくすることができる。

なお、上記第１〜第３実施形態において、紫外光遮蔽膜３の材料としては、紫外光を反射もしくは吸収するものであればよく、アルミニウム、クロム等の金属のほかに、樹脂、酸化チタン等のセラミック、シリコン等の半導体等であってもよい。また、紫外光としては、単色光でなくてもよく、それを含んだ光（例えば水銀ランプ光、太陽光）であってもよい。

なお、上記第１〜第３実施形態においては、半導体薄膜２上または下に、直接、紫外光遮蔽膜３を形成しているが、半導体薄膜２上または下に絶縁膜を形成し、該絶縁膜上または下に紫外光遮蔽膜３を形成するようにしてもよい。

（第４実施形態）
図４はこの発明の第４実施形態としての薄膜トランジスタ（半導体装置）の断面図を示す。この薄膜トランジスタでは、紫外光に対して透明なガラス等からなる基板１１の上面の所定の箇所に設けられたアルミニウム、クロム等の金属からなる紫外光遮蔽膜１２を備えている。紫外光遮蔽膜１２を含む基板１１の上面には紫外光に対して透明な窒化シリコン等からなる下地絶縁膜１３が設けられている。

下地絶縁膜１３の上面の各所定の箇所にはアルミニウム、クロム等からなる２つのソース・ドレイン電極１４、１５が設けられている。２つのソース・ドレイン電極１４、１５の各上面およびその各近傍の基板１１の上面にはＩＴＯからなるオーミックコンタクト層１６、１７が設けられている。２つのオーミックコンタクト層１６、１７の相対向する部分の各上面およびその間の基板１１の上面には真性酸化亜鉛からなる半導体薄膜１８が設けられている。半導体薄膜１８の上面全体には窒化シリコンからなる保護膜１９が設けられている。

保護膜１９およびオーミックコンタクト層１６、１７等を含む下地絶縁膜１３の上面には窒化シリコン等からなる絶縁膜２０が設けられている。半導体薄膜１８上における絶縁膜２０の上面の所定の箇所にはアルミニウム、クロム等からなるゲート電極２１が設けられている。ここで、この薄膜トランジスタのゲート絶縁膜は、保護膜１９および絶縁膜２０によって形成されている。

次に、こ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。まず、図５に示すように、紫外光に対して透明なガラス等からなる基板１１の上面の所定の箇所に、スパッタ法により成膜されたアルミニウム等からなる金属膜をフォトリソグラフィ法によりパターニングすることにより、紫外光遮蔽膜１２を形成する。次に、紫外光遮蔽膜１２を含む基板１１の上面に、プラズマＣＶＤ法により、紫外光に対して透明な窒化シリコン等からなる下地絶縁膜１３を成膜する。

次に、下地絶縁膜１３の上面の各所定の箇所に、スパッタ法により成膜されたアルミニウム等からなる金属膜をフォトリソグラフィ法によりパターニングすることにより、ソース・ドレイン電極１４、１５を形成する。次に、ソース・ドレイン電極１４、１５の各上面およびその各近傍の基板１１の上面に、スパッタ法により成膜されたＩＴＯ膜をフォトリソグラフィ法によりパターニングすることにより、オーミックコンタクト層１６、１７を形成する。

次に、オーミックコンタクト層１６、１７等を含む下地絶縁膜１３の上面に、プラズマＣＶＤ法により、真性酸化亜鉛からなる半導体薄膜形成用膜１８ａおよび窒化シリコンからなる保護膜形成用膜１９ａを連続して成膜する。次に、保護膜形成用膜１９ａの上面の所定の箇所に、紫外光遮蔽膜１２をマスクとした裏面露光を含むフォトリソグラフィ法により、保護膜１９形成用のレジスト膜２２を形成する。

次に、レジスト膜２２をマスクとして保護膜形成用膜１９ａをエッチングすると、図６に示すように、レジスト膜２２下に保護膜１９が形成される。この場合、レジスト膜２２下以外の領域における半導体薄膜形成用膜１８ａの上面が露出される。そこで、窒化シリコンからなる保護膜形成用膜１９ａのエッチング方法としては、保護膜形成用膜１９ａのエッチング速度は速いが、真性酸化亜鉛からなる半導体薄膜形成用膜１８ａをなるべく侵さないようにするために、六フッ化イオウ（ＳＦ₆）を用いた反応性プラズマエッチング（ドライエッチング）が好ましい。

次に、レジスト膜２２をレジスト剥離液を用いて剥離する。この場合、保護膜１９下以外の領域における半導体薄膜形成用膜１８ａの上面がレジスト剥離液に曝されるが、この曝された部分はデバイスエリア以外であるので、別に支障はない。すなわち、保護膜１９下の半導体薄膜形成用膜１８ａは保護膜１９によって保護されている。

次に、図７に示すように、基板１１の下側から紫外光を照射しながら保護膜１９をマスクとして半導体薄膜形成用膜１８ａをウェットエッチングする。すると、図８に示すように、図２に示す第２実施形態の半導体薄膜の加工方法と同様の原理により、保護膜１９下に半導体薄膜１８が形成される。したがって、保護膜１９下の半導体薄膜１８にサイドエッチングが生じにくいようにすることができる。

この場合、真性酸化亜鉛からなる半導体薄膜形成用膜１８ａのエッチング液としては、アルカリ水溶液を用いてもよい。例えば、水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）３０ｗｔ％未満水溶液、好ましくは２〜１０ｗｔ％水溶液を用いる。エッチング液の温度は、５〜４０℃、好ましくは室温（２２〜２３℃）とする。そして、エッチング液として水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）５ｗｔ％水溶液（温度は室温（２２〜２３℃））を用いると、紫外光非照射領域のエッチング速度は約８０ｎｍ／分である。

ここで、ソース・ドレイン電極１４、１５およびオーミックコンタクト層１６、１７が紫外光を遮蔽する材料によって形成されている場合には、ソース・ドレイン電極１４、１５およびオーミックコンタクト層１６、１７上における半導体薄膜形成用膜１８ａのエッチング速度が遅くなり、エッチング残りが発生しやすくなる。しかし、ソース・ドレイン電極１４、１５およびオーミックコンタクト層１６、１７上にエッチング残りが発生しても、薄膜トランジスタの動作に影響を与えることがないので、問題はない。

次に、図４に示すように、保護膜１９およびオーミックコンタクト層１６、１７等を含む下地絶縁膜１３の上面に、プラズマＣＶＤ法により、窒化シリコン等からなる絶縁膜２０を成膜する。次に、半導体薄膜１８上における絶縁膜２０の上面の所定の箇所に、スパッタ法により成膜されたアルミニウム等からなる金属膜をフォトリソグラフィ法によりパターニングすることにより、ゲート電極２１を形成する。かくして、図４に示す薄膜トランジスタが得られる。

（第５実施形態）
図９はこの発明の第５実施形態としての薄膜トランジスタ（半導体装置）の断面図を示す。この薄膜トランジスタにおいて、図４に示す薄膜トランジスタと異なる点は、紫外光遮蔽膜１２を絶縁材料によって形成し、下地絶縁膜１３を省略した点である。すなわち、図４に示す薄膜トランジスタでは、紫外光遮蔽膜１２をアルミニウム等の金属によって形成しているため、下地絶縁膜１３により、２つのオーミックコンタクト層１６、１７が紫外光遮蔽膜１２を介して短絡するのを防止する必要がある。これに対し、図９に示す薄膜トランジスタでは、紫外光遮蔽膜１２を絶縁材料によって形成しているので、下地絶縁膜１３を省略することができる。

（第６実施形態）
図１０はこの発明の第６実施形態としての薄膜トランジスタ（半導体装置）の断面図を示す。この薄膜トランジスタでは、基板３１の上面の所定の箇所に設けられたアルミニウム、クロム等からなるゲート電極３２を備えている。この場合、基板３１は紫外光に対して透明、非透明のいずれであってもよい。ゲート電極３２を含む基板３１の上面には窒化シリコン等からなるゲート絶縁膜３３が設けられている。

ゲート電極３２上におけるゲート絶縁膜３３の上面の所定の箇所には真性酸化亜鉛からなる半導体薄膜３４が設けられている。半導体薄膜３４の上面の中央部および周辺部には窒化シリコンからなる保護膜３５が平面ほぼ日字状に設けられている。すなわち、半導体薄膜３４の上面の中央部および周辺部を除く領域における保護膜３５には２つのコンタクトホール３６、３７が設けられている。

保護膜３５の上面両端部にはアルミニウム、クロム等の金属からなる紫外光遮蔽膜３８が設けられている。すなわち、紫外光遮蔽膜３８は２つに分離され、その間には開口部３９が設けられている。紫外光遮蔽膜３８を含むゲート絶縁膜３３の上面には窒化シリコン等からなる上層絶縁膜４０が設けられている。紫外光遮蔽膜３８の開口部３９に対応する部分における上層絶縁膜４０には開口部４１が設けられている。

保護膜３５の一方のコンタクトホール３６を介して露出された半導体薄膜３４の一方のソース・ドレイン領域の上面、その近傍の保護膜３５の上面および上層絶縁膜４０の上面の所定の箇所にはアルミニウム、クロム等からなる一方のソース・ドレイン電極４２が設けられている。

保護膜３５の他方のコンタクトホール３７を介して露出された半導体薄膜３４の他方のソース・ドレイン領域の上面、その近傍の保護膜３５の上面および上層絶縁膜４０の上面の所定の箇所にはアルミニウム、クロム等からなる他方のソース・ドレイン電極４３が設けられている。

次に、こ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。まず、図１１に示すように、基板３１の上面の所定の箇所に、スパッタ法により成膜されたアルミニウム等からなる金属膜をフォトリソグラフィ法によりパターニングすることにより、ゲート電極３２を形成する。

次に、ゲート電極３２を含む基板３１の上面に、プラズマＣＶＤ法により、窒化シリコン等からなるゲート絶縁膜３３、真性酸化亜鉛からなる半導体薄膜形成用膜３４ａおよび窒化シリコンからなる保護膜形成用膜３５ａを連続して成膜する。次に、保護膜形成用膜３５ａの上面に、スパッタ法により、アルミニウム等からなる紫外光遮蔽膜形成用膜３８ａを成膜する。次に、紫外光遮蔽膜形成用膜３８ａの上面に、フォトリソグラフィ法により、紫外光遮蔽膜３８形成用のレジスト膜４４を形成する。

次に、レジスト膜４４をマスクとして紫外光遮蔽膜形成用膜３８ａをエッチングすると、図１２に示すように、レジスト膜４４下に紫外光遮蔽膜３８が形成される。次に、レジスト膜４４をレジスト剥離液を用いて剥離する。次に、紫外光遮蔽膜３８をマスクとして保護膜形成用膜３５ａをエッチングすると、図１３に示すように、紫外光遮蔽膜３８下に保護膜３５が形成される。

この場合、紫外光遮蔽膜３８下以外の領域における半導体薄膜形成用膜３４ａの上面が露出される。そこで、窒化シリコンからなる保護膜形成用膜３５ａのエッチング方法としては、上記と同様に、六フッ化イオウ（ＳＦ₆）を用いた反応性プラズマエッチング（ドライエッチング）が好ましい。

次に、図１４に示すように、基板３１の上側から紫外光を照射しながら紫外光遮蔽膜３８をマスクとして半導体薄膜形成用膜３４ａをウェットエッチングする。すると、図１５に示すように、図１に示す第１実施形態の半導体薄膜の加工方法と同様の原理により、紫外光遮蔽膜３８下の保護膜３５下に半導体薄膜３４が形成される。したがって、保護膜３５下の半導体薄膜３４にサイドエッチングが生じにくいようにすることができる。この場合、真性酸化亜鉛からなる半導体薄膜形成用膜３４ａのエッチング液としては、上記水酸化ナトリウムを用いてもよい。

次に、図１６に示すように、紫外光遮蔽膜３８を含むゲート絶縁膜３３の上面に、プラズマＣＶＤ法により、窒化シリコン等からなる上層絶縁膜４０を成膜する。次に、上層絶縁膜４０の上面に、フォトリソグラフィ法により、開口部４１、３９形成用のレジスト膜４５を形成する。

次に、レジスト膜４５をマスクとして上層絶縁膜４０をエッチングすると、図１７に示すように、上層絶縁膜４０の所定の箇所に開口部４１が形成される。次に、レジスト膜４５をマスクとして紫外光遮蔽膜３８をエッチングすると、図１８に示すように、紫外光遮蔽膜３８が２つに分離され、その間に開口部３９が形成される。次に、レジスト膜４５をレジスト剥離液を用いて剥離する。

次に、図１９に示すように、上層絶縁膜４０および紫外光遮蔽膜３８の開口部４１、３９を介して露出された保護膜３５の上面および上層絶縁膜４０の上面に、フォトリソグラフィ法により、コンタクトホール３６、３７形成用のレジスト膜４６を形成する。次に、レジスト膜４６をマスクとして保護膜３５をエッチングすると、図２０に示すように、保護膜３５に２つのコンタクトホール３６、３７が形成される。

この場合、コンタクトホール３６、３７を介して真性酸化亜鉛からなる半導体薄膜３４の上面が露出される。したがって、窒化シリコンからなる保護膜３５にコンタクトホール３６、３７を形成するためのエッチング方法としては、上記と同様に、六フッ化イオウ（ＳＦ₆）を用いた反応性プラズマエッチング（ドライエッチング）が好ましい。

次に、レジスト膜４６をレジスト剥離液を用いて剥離する。ここで、レジスト剥離液として、酸性もアルカリ性も呈さない（電解質を含まない）もの、例えば、単一の有機溶媒（例えばジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ））を用いても、レジスト剥離を良好に行なうことができる。しかも、このようなレジスト剥離液は、コンタクトホール３６、３７を介して露出された半導体薄膜３４の上面を全く侵さないため、ここではこのようなレジスト剥離液を用いる。

次に、図１０に示すように、コンタクトホール３６、３７を介して露出された半導体薄膜３４の上面および開口部３９、４１を介して露出された保護膜３５の上面を含む上層絶縁膜４０の上面に、スパッタ法により成膜されたアルミニウム等からなる金属膜をフォトリソグラフィ法によりパターニングすることにより、ソース・ドレイン電極４２、４３を形成する。かくして、図１０に示す薄膜トランジスタが得られる。

（第７実施形態）
図２１はこの発明の第７実施形態としての薄膜トランジスタ（半導体装置）の断面図を示す。この薄膜トランジスタにおいて、図１０に示す薄膜トランジスタと異なる点は、紫外光遮蔽膜３８を絶縁材料によって保護膜３５と同一の平面形状に形成し、保護膜３５の２つのコンタクトホール３６、３７に対応する部分における紫外光遮蔽膜３８にコンタクトホール３６ａ、３７ａを形成した点である。

すなわち、図１０に示す薄膜トランジスタでは、紫外光遮蔽膜３８をアルミニウム等の金属によって形成しているため、２つのソース・ドレイン電極４２、４３が紫外光遮蔽膜３８を介して短絡するのを防止する必要がある。これに対し、図２１に示す薄膜トランジスタでは、紫外光遮蔽膜１２を絶縁材料によって形成しているので、２つのソース・ドレイン電極４２、４３が共に紫外光遮蔽膜３８と接触しても、問題はない。

次に、図２１に示す薄膜トランジスタの製造方法の一例について説明する。この場合、図１７に示す工程後に、レジスト膜４５をレジスト剥離液を用いて剥離する。次に、図２２に示すように、上層絶縁膜４０の開口部４１を介して露出された紫外光遮蔽膜３８の上面および上層絶縁膜４０の上面に、フォトリソグラフィ法により、コンタクトホール３６、３７、３６ａ、３７ａ形成用のレジスト膜４６を形成する。

次に、レジスト膜４６をマスクとして紫外光遮蔽膜３８をエッチングすると、図２３に示すように、紫外光遮蔽膜３８に２つのコンタクトホール３６ａ、３７ａが形成される。次に、レジスト膜４６をマスクとして保護膜３５をエッチングすると、図２４に示すように、保護膜３５に２つのコンタクトホール３６、３７が形成される。

この場合、コンタクトホール３６、３７、３６ａ、３７ａを介して真性酸化亜鉛からなる半導体薄膜３４の上面が露出される。したがって、窒化シリコンからなる保護膜３５にコンタクトホール３６、３７を形成するためのエッチング方法としては、上記と同様に、六フッ化イオウ（ＳＦ₆）を用いた反応性プラズマエッチング（ドライエッチング）が好ましい。

次に、レジスト膜４５をレジスト剥離液を用いて剥離する。この場合、コンタクトホール３６、３７、３６ａ、３７ａを介して真性酸化亜鉛からなる半導体薄膜３４の上面が露出されているため、レジスト剥離液としては、酸性もアルカリ性も呈さない（電解質を含まない）もの、例えば、単一の有機溶媒（例えばジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ））を用いる。

次に、図２１に示すように、コンタクトホール３６、３７、３６ａ、３７ａを介して露出された半導体薄膜３４の上面および開口部４１を介して露出された半導体薄膜３４の上面を含む上層絶縁膜４０の上面に、スパッタ法により成膜されたアルミニウム等からなる金属膜をフォトリソグラフィ法によりパターニングすることにより、ソース・ドレイン電極４２、４３を形成する。かくして、図２１に示す薄膜トランジスタが得られる。

（第８実施形態）
図２５はこの発明の第８実施形態としての薄膜トランジスタ（半導体装置）の断面図を示す。この薄膜トランジスタにおいて、図１０に示す薄膜トランジスタと異なる点は、２つに分離された紫外光遮蔽膜３８を保護膜３５のコンタクトホール３６、３７を介して露出された半導体薄膜３４のソース・ドレイン領域の上面およびその周囲における保護膜３５の上面に設け、その各上面にソース・ドレイン電極４２、４３を設け、各紫外光遮蔽膜３８にオーミックコンタクト層としての役目を持たせた点である。

次に、こ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。まず、図２６に示すように、基板３１の上面の所定の箇所に、スパッタ法により成膜されたアルミニウム等からなる金属膜をフォトリソグラフィ法によりパターニングすることにより、ゲート電極３２を形成する。

次に、ゲート電極３２を含む基板３１の上面に、プラズマＣＶＤ法により、窒化シリコン等からなるゲート絶縁膜３３、真性酸化亜鉛からなる半導体薄膜形成用膜３４ａおよび窒化シリコンからなる保護膜形成用膜３５ａを連続して成膜する。次に、保護膜形成用膜３５ａの上面に、フォトリソグラフィ法により、コンタクトホール３６、３７形成用のレジスト膜５１を形成する。

次に、レジスト膜５１をマスクとして保護膜形成用膜３５ａをエッチングすると、図２７に示すように、保護膜形成用膜３５ａに２つのコンタクトホール３６、３７が形成される。この場合、コンタクトホール３６、３７を介して真性酸化亜鉛からなる半導体薄膜形成用膜３４ａの上面が露出される。そこで、窒化シリコンからなる保護膜形成用膜３５ａのエッチング方法としては、上記と同様に、六フッ化イオウ（ＳＦ₆）を用いた反応性プラズマエッチング（ドライエッチング）が好ましい。

次に、次に、レジスト膜５１をレジスト剥離液を用いて剥離する。この場合、コンタクトホール３６、３７を介して真性酸化亜鉛からなる半導体薄膜形成用膜３４ａの上面が露出されているため、レジスト剥離液としては、酸性もアルカリ性も呈さない（電解質を含まない）もの、例えば、単一の有機溶媒（例えばジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ））を用いる。

次に、図２８に示すように、保護膜形成用膜３５ａのコンタクトホール３６、３７を介して露出された半導体薄膜形成用膜３４ａの上面を含む保護膜形成用膜３５ａの上面に紫外光遮蔽膜形成用膜３８ａを成膜する。ここで、紫外光遮蔽膜形成用膜３８ａの材料としては、可視光よりも短波長域（紫外光）を透過させにくく、且つ、真性酸化亜鉛からなる半導体薄膜形成用膜３４ａとのコンタクト性が良好なものであり、例えばＩＴＯが挙げられる。

次に、紫外光遮蔽膜形成用膜３８ａの上面に、フォトリソグラフィ法により、紫外光遮蔽膜３８形成用のレジスト膜５２を形成する。次に、レジスト膜５２をマスクとして紫外光遮蔽膜形成用膜３８ａをエッチングすると、図２９に示すように、レジスト膜５２下に紫外光遮蔽膜３８が形成される。次に、レジスト膜５２をレジスト剥離液を用いて剥離する。次に、紫外光遮蔽膜３８をマスクとして保護膜形成用膜３５ａをエッチングすると、図３０に示すように、紫外光遮蔽膜３８下に２つのコンタクトホール３６、３７を有する保護膜３５が形成される。

次に、図３１に示すように、紫外光遮蔽膜３８を含む半導体薄膜形成用膜３４ａの上面に、フォトリソグラフィ法により、紫外光遮蔽膜３８を２つに分離するためのレジスト膜５３を形成する。次に、レジスト膜５３をマスクとして紫外光遮蔽膜３８をエッチングすると、図３２に示すように、紫外光遮蔽膜３８が２つに分離される。

次に、レジスト膜５３をレジスト剥離液を用いて剥離する。この場合、紫外光遮蔽膜３８および保護膜３５下以外の領域における半導体薄膜形成用膜３４ａの上面が露出されるため、レジスト剥離液としては、酸性もアルカリ性も呈さない（電解質を含まない）もの、例えば、単一の有機溶媒（例えばジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ））を用いる。

次に、図３３に示すように、基板３１の上側から紫外光を照射しながら紫外光遮蔽膜３８および保護膜３５をマスクとして半導体薄膜形成用膜３４ａをウェットエッチングする。すると、図３４に示すように、図１に示す第１実施形態の半導体薄膜の加工方法と同様の原理により、紫外光遮蔽膜３８および保護膜３５下に半導体薄膜３４が形成される。したがって、紫外光遮蔽膜３８および保護膜３５下の半導体薄膜３４にサイドエッチングが生じにくいようにすることができる。この場合、真性酸化亜鉛からなる半導体薄膜形成用膜３４ａのエッチング液としては、上記水酸化ナトリウムを用いてもよい。

次に、図３５に示すように、紫外光遮蔽膜３８および保護膜３５を含むゲート絶縁膜３３の上面に、プラズマＣＶＤ法により、窒化シリコン等からなる上層絶縁膜４０を成膜する。次に、上層絶縁膜４０の上面に、フォトリソグラフィ法により、開口部４１形成用のレジスト膜５４を形成する。次に、レジスト膜５４をマスクとして上層絶縁膜４０をエッチングすると、図３６に示すように、上層絶縁膜４０の所定の箇所に開口部４１が形成される。次に、レジスト膜５４をレジスト剥離液を用いて剥離する。

次に、図２５に示すように、上層絶縁膜４０の開口部４１を介して露出された紫外光遮蔽膜３８の上面を含む上層絶縁膜４０の上面に、スパッタ法により成膜されたアルミニウム等からなる金属膜をフォトリソグラフィ法によりパターニングすることにより、ソース・ドレイン電極４２、４３を形成する。かくして、図２５に示す薄膜トランジスタが得られる。

この発明の第１実施形態としての半導体薄膜の加工方法の一連の工程を示す断面図。 この発明の第２実施形態としての半導体薄膜の加工方法の一連の工程を示す断面図。 この発明の第３実施形態としての半導体薄膜の加工方法の一連の工程を示す断面図。 この発明の第４実施形態としての薄膜トランジスタの断面図。 図４に示す薄膜トランジスタを製造する際の当初の工程の断面図。 図５に続く工程の断面図。 図６に続く工程の断面図。 図７に続く工程の断面図。 この発明の第５実施形態としての薄膜トランジスタの断面図。 この発明の第６実施形態としての薄膜トランジスタの断面図。 図１０に示す薄膜トランジスタを製造する際の当初の工程の断面図。 図１１に続く工程の断面図。 図１２に続く工程の断面図。 図１３に続く工程の断面図。 図１４に続く工程の断面図。 図１５に続く工程の断面図。 図１６に続く工程の断面図。 図１７に続く工程の断面図。 図１８に続く工程の断面図。 図１９に続く工程の断面図。 この発明の第７実施形態としての薄膜トランジスタの断面図。 図２１に示す薄膜トランジスタを製造する際の所定の工程の断面図。 図２２に続く工程の断面図。 図２３に続く工程の断面図。 この発明の第８実施形態としての薄膜トランジスタの断面図。 図２５に示す薄膜トランジスタを製造する際の当初の工程の断面図。 図２６に続く工程の断面図。 図２７に続く工程の断面図。 図２８に続く工程の断面図。 図２９に続く工程の断面図。 図３０に続く工程の断面図。 図３１に続く工程の断面図。 図３２に続く工程の断面図。 図３３に続く工程の断面図。 図３４に続く工程の断面図。 図３５に続く工程の断面図。 従来の半導体薄膜の加工方法の一連の工程を示す断面図。

符号の説明

１ 基板
２ 半導体薄膜
３ 紫外光遮蔽膜
４ レジスト膜
１１ 基板
１２ 紫外光遮蔽膜
１３ 下地絶縁膜
１４、１５ ソース・ドレイン電極
１６、１７ オーミックコンタクト層
１８ 半導体薄膜
１９ 保護膜
２０ 絶縁膜
２１ ゲート電極
１８ａ 半導体薄膜形成用膜
１９ａ 保護膜形成用膜
３１ 基板
３２ ゲート電極
３３ ゲート絶縁膜
３４ 半導体薄膜
３５ 保護膜
３６、３７ コンタクトホール
３８ 紫外光遮蔽膜
３９ 開口部
４０ 上層絶縁膜
４１ 開口部
４２、４３ ソース・ドレイン電極
３４ａ 半導体薄膜形成用膜
３５ａ 保護膜形成用膜
３８ａ 紫外光遮蔽膜形成用膜

Claims (15)

1. 紫外光に対して透明な基板上に紫外光遮蔽膜を形成し、前記紫外光遮蔽膜および前記基板の上方側に半導体薄膜を形成し、前記紫外光遮蔽膜上における前記半導体薄膜上にマスキングパターンを形成し、前記基板の下方側から紫外光を照射しながら前記マスキングパターンをマスクとして前記半導体薄膜をウェットエッチングすることを特徴とする半導体薄膜の加工方法。
2. 請求項１に記載の発明において、前記マスキングパターンは前記紫外光遮蔽膜をマスクとした裏面露光により形成することを特徴とする半導体薄膜の加工方法。
3. 紫外光に対して透明な基板上に紫外光遮蔽膜を形成し、前記紫外光遮蔽膜および前記基板の上方側に半導体薄膜を形成し、前記基板の下方側から紫外光を照射しながら前記半導体薄膜をウェットエッチングすることを特徴とする半導体薄膜の加工方法。
4. 請求項１〜３のいずれかに記載の発明において、前記半導体薄膜は酸化亜鉛を主たる材料とするものからなることを特徴とする半導体薄膜の加工方法。
5. 紫外光に対して透明な基板上に紫外光遮蔽膜を形成する工程と、
   前記紫外光遮蔽膜を含む前記基板上にソース・ドレイン電極およびオーミックコンタクト層を形成する工程と、
   少なくとも前記オーミックコンタクト層を含む前記基板上に酸化亜鉛からなる半導体薄膜形成用膜を成膜する工程と、
   前記半導体薄膜形成用膜上に保護膜を形成する工程と、
   前記基板の下側から紫外光を照射しながら前記保護膜をマスクとして前記半導体薄膜形成用膜をウェットエッチングして、前記保護膜下に半導体薄膜を形成する工程と、
   を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
6. 請求項５に記載の発明において、前記紫外光遮蔽膜は金属からなり、前記ソース・ドレイン電極および前記オーミックコンタクト層は、前記紫外光遮蔽膜上および前記基板上に形成された下地絶縁膜上に形成することを特徴とする半導体装置の製造方法。
7. 請求項５に記載の発明において、前記紫外光遮蔽膜は絶縁材料からなることを特徴とする半導体装置の製造方法。
8. 請求項５に記載の発明において、前記オーミックコンタクト層はＩＴＯからなることを特徴とする半導体装置の製造方法。
9. 請求項５に記載の発明において、さらに、前記保護膜を覆う絶縁膜を成膜する工程と、
   前記半導体薄膜上における前記絶縁膜上にゲート電極を形成する工程とを有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
10. 基板上にゲート電極を形成する工程と、
    前記ゲート電極上および前記基板上にゲート絶縁膜、半導体薄膜形成用膜および保護膜形成用膜を連続して成膜する工程と、
    前記保護膜形成用膜上に紫外光遮蔽膜を形成する工程と、
    前記紫外光遮蔽膜をマスクとして前記保護膜形成用膜をエッチングして、前記紫外光遮蔽膜下に保護膜を形成する工程と、
    前記基板の上方側から紫外光を照射しながら前記紫外光遮蔽膜をマスクとして前記半導体薄膜形成用膜をウェットエッチングして、前記紫外光遮蔽膜下の前記保護膜下に半導体薄膜を形成する工程と、
    を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
11. 請求項１０に記載の発明において、前記紫外光遮蔽膜は金属からなり、前記半導体薄膜を形成した後に、
    前記紫外光遮蔽膜を覆い、前記紫外光遮蔽膜の一部に対応する部分に開口部を有する絶縁膜を形成する工程と、
    前記絶縁膜の開口部に対応する部分における前記紫外光遮蔽膜に開口部を形成して、前記紫外光遮蔽膜を２つに分離する工程と、
    前記保護膜に２つのコンタクトホールを形成して、これらのコンタクトホールを介して前記半導体薄膜の２つのソース・ドレイン領域を露出させる工程と、
    前記保護膜の各コンタクトホールを介して露出された前記半導体薄膜の各ソース・ドレイン領域に接続される２つのソース・ドレイン電極を形成する工程と、
    を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
12. 請求項１０に記載の発明において、前記紫外光遮蔽膜は絶縁材料からなり、前記半導体薄膜を形成した後に、
    前記紫外光遮蔽膜を覆い、前記紫外光遮蔽膜の一部に対応する部分に開口部を有する絶縁膜を形成する工程と、
    前記紫外光遮蔽膜および前記保護膜に２つのコンタクトホールを形成して、これらのコンタクトホールを介して前記半導体薄膜の２つのソース・ドレイン領域を露出させる工程と、
    前記紫外光遮蔽膜および前記保護膜の各コンタクトホールを介して露出された前記半導体薄膜の各ソース・ドレイン領域に接続される２つのソース・ドレイン電極を形成する工程と、
    を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
13. 基板上にゲート電極を形成する工程と、
    前記ゲート電極を含む前記基板上にゲート絶縁膜、半導体薄膜形成用膜および保護膜形成用膜を連続して成膜する工程と、
    前記保護膜形成用膜に２つのコンタクトホールを形成する工程と、
    前記保護膜形成用膜の各コンタクトホールを介して露出された前記半導体薄膜形成用膜の各上面および前記保護膜形成用膜上に金属からなる紫外光遮蔽膜を形成する工程と、
    前記紫外光遮蔽膜をマスクとして前記保護膜形成用膜をエッチングして、前記紫外光遮蔽膜下に前記２つのコンタクトホールを有する保護膜を形成する工程と、
    前記紫外光遮蔽膜を前記保護膜の各コンタクトホールを覆う２つの紫外光遮蔽膜に分離する工程と、
    前記基板の上側から紫外光を照射しながら前記紫外光遮蔽膜および前記保護膜をマスクとして前記半導体薄膜形成用膜をウェットエッチングして、前記紫外光遮蔽膜下および前記保護膜下に半導体薄膜を形成する工程と、
    前記半導体薄膜の周辺部上における前記紫外光遮蔽膜を覆い、前記半導体薄膜の周辺部以外に対応する部分に開口部を有する絶縁膜を形成する工程と、
    前記絶縁膜の開口部を介して露出された前記２つの紫外光遮蔽膜保護膜の各上面に接続される２つのソース・ドレイン電極を形成する工程と、
    を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
14. 請求項１３に記載の発明において、前記紫外光遮蔽膜はＩＴＯからなることを特徴とする半導体装置の製造方法。
15. 請求項５〜１４のいずれかに記載の発明において、前記半導体薄膜は酸化亜鉛を主たる材料とするものからなることを特徴とする半導体装置の製造方法。

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