JPH06168915A - シリコン薄膜のドライエッチング方法および薄膜トランジスタ - Google Patents
シリコン薄膜のドライエッチング方法および薄膜トランジスタInfo
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 フロン規制により規制されないエッチングガ
スを用いて、シリコン薄膜の選択的エッチングを制御性
・均一性よく行う。 【構成】 ｉシリコン層７の上で、活性化エネルギー
０．２ｅＶ以下のｎ+シリコン層を分断してソース領域
５およびドレイン領域６を形成する際に、塩化水素ガス
とフロン−１４ガスとを含有するエッチングガスを用い
てドライエッチングを行う。塩化水素ガスとフロン−１
４ガスとはいずれもフロン規制の対象外であり、これら
の混合ガスを用いてドライエッチングを行うことにより
ｎ+シリコン層とｉシリコン層との選択的エッチングを
制御性・均一性よく行うことができる。
スを用いて、シリコン薄膜の選択的エッチングを制御性
・均一性よく行う。 【構成】 ｉシリコン層７の上で、活性化エネルギー
０．２ｅＶ以下のｎ+シリコン層を分断してソース領域
５およびドレイン領域６を形成する際に、塩化水素ガス
とフロン−１４ガスとを含有するエッチングガスを用い
てドライエッチングを行う。塩化水素ガスとフロン−１
４ガスとはいずれもフロン規制の対象外であり、これら
の混合ガスを用いてドライエッチングを行うことにより
ｎ+シリコン層とｉシリコン層との選択的エッチングを
制御性・均一性よく行うことができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体集積回路や液晶
表示装置を構成する半導体基板または絶縁性基板上に形
成された薄膜トランジスタのシリコン薄膜などに対して
用いられるシリコン薄膜のドライエッチング方法および
薄膜トランジスタに関する。
表示装置を構成する半導体基板または絶縁性基板上に形
成された薄膜トランジスタのシリコン薄膜などに対して
用いられるシリコン薄膜のドライエッチング方法および
薄膜トランジスタに関する。
【０００２】
【従来の技術】上記半導体集積回路や液晶表示装置の制
御素子として、薄膜トランジスタ（以下ＴＦＴと称す
る）が広く用いられている。また、上記ＴＦＴを構成す
る半導体層として真性シリコン薄膜（以下ｉ層と称す
る）が用いられている。他方、ＴＦＴを構成するソース
電極およびドレイン電極としては金属薄膜が用いられる
ことが多い。しかし、金属薄膜においてはｉ層との界面
抵抗が高いため、通常、ＴＦＴには、ｉ層とソース電極
およびドレイン電極との間に、それぞれコンタクト層と
して低抵抗のｎ+シリコン薄膜（以下ｎ+層と称する）が
形成される。このようなＴＦＴの作製においては、ｉ層
とｎ+層とを順次成膜し、その後で各層のパターニング
を行っている。よって、ｎ+層をパターニングしてチャ
ネル部を形成する工程において、ｉ層とｎ+層とを選択
的にエッチングする必要がある。従来、ｉ層とｎ+層と
を選択的にエッチングする方法としては、フッ酸と硝酸
との混合エッチング液を水または酢酸で希釈した溶液を
用いたウエットエッチング方法、あるいは、四塩化炭素
ガスとフロン−１４ガスとの混合ガスに酸素ガスを添加
したガスを用いたドライエッチング方法などが知られて
いる。
御素子として、薄膜トランジスタ（以下ＴＦＴと称す
る）が広く用いられている。また、上記ＴＦＴを構成す
る半導体層として真性シリコン薄膜（以下ｉ層と称す
る）が用いられている。他方、ＴＦＴを構成するソース
電極およびドレイン電極としては金属薄膜が用いられる
ことが多い。しかし、金属薄膜においてはｉ層との界面
抵抗が高いため、通常、ＴＦＴには、ｉ層とソース電極
およびドレイン電極との間に、それぞれコンタクト層と
して低抵抗のｎ+シリコン薄膜（以下ｎ+層と称する）が
形成される。このようなＴＦＴの作製においては、ｉ層
とｎ+層とを順次成膜し、その後で各層のパターニング
を行っている。よって、ｎ+層をパターニングしてチャ
ネル部を形成する工程において、ｉ層とｎ+層とを選択
的にエッチングする必要がある。従来、ｉ層とｎ+層と
を選択的にエッチングする方法としては、フッ酸と硝酸
との混合エッチング液を水または酢酸で希釈した溶液を
用いたウエットエッチング方法、あるいは、四塩化炭素
ガスとフロン−１４ガスとの混合ガスに酸素ガスを添加
したガスを用いたドライエッチング方法などが知られて
いる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記ウエット
エッチング方法では、混合エッチング液の希釈濃度が低
くなるとエッチングレートが速くなり、また、エッチン
グされるシリコン薄膜に部分的にステイン（酸化被膜）
ができるため、エッチングの制御性および均一性が悪い
という問題があった。また、上記のようなドライエッチ
ング方法では、エッチングの制御性および均一性に優れ
ているものの、必須成分である四塩化炭素ガスがフロン
規制により１９９６年には使用不可能となるので、代替
ガスが必要とされる。
エッチング方法では、混合エッチング液の希釈濃度が低
くなるとエッチングレートが速くなり、また、エッチン
グされるシリコン薄膜に部分的にステイン（酸化被膜）
ができるため、エッチングの制御性および均一性が悪い
という問題があった。また、上記のようなドライエッチ
ング方法では、エッチングの制御性および均一性に優れ
ているものの、必須成分である四塩化炭素ガスがフロン
規制により１９９６年には使用不可能となるので、代替
ガスが必要とされる。
【０００４】本発明は上記課題を解決するためになされ
たものであり、フロン規制により規制されないガスを用
いて、ｉ層とｎ+層との選択的エッチングを制御性・均
一性よく行うことができるシリコン薄膜のドライエッチ
ング方法およびＴＦＴを提供することを目的とする。
たものであり、フロン規制により規制されないガスを用
いて、ｉ層とｎ+層との選択的エッチングを制御性・均
一性よく行うことができるシリコン薄膜のドライエッチ
ング方法およびＴＦＴを提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明のシリコン薄膜の
ドライエッチング方法は、塩化水素ガスあるいは塩素ガ
スと、フロン−１４ガスとを含有するエッチングガスを
用いて、ｎ型シリコン薄膜を真性シリコン薄膜より高速
にエッチングし、そのことにより上記目的が達成され
る。
ドライエッチング方法は、塩化水素ガスあるいは塩素ガ
スと、フロン−１４ガスとを含有するエッチングガスを
用いて、ｎ型シリコン薄膜を真性シリコン薄膜より高速
にエッチングし、そのことにより上記目的が達成され
る。
【０００６】前記エッチングガスを、ガス圧力を４００
ｍＴｏｒｒ以上にし、かつ、フロン−１４ガスの濃度を
６７％以上にして用いることが望ましい。
ｍＴｏｒｒ以上にし、かつ、フロン−１４ガスの濃度を
６７％以上にして用いることが望ましい。
【０００７】前記エッチングガスに、さらに酸素ガスを
含有させて用いてもよい。
含有させて用いてもよい。
【０００８】前記エッチングガスを、酸素ガスの濃度を
１２％以下にして用いることが望ましい。
１２％以下にして用いることが望ましい。
【０００９】本発明の薄膜トランジスタは、基板上に、
ゲート絶縁膜を間に挟んでゲート電極とチャネル部半導
体層とが形成され、該チャネル部半導体層の上で２つに
分断されたｎ型シリコン薄膜が形成され、該ｎ型シリコ
ン薄膜の一方の上にソース電極が形成され、他方の上に
ドレイン電極が形成された薄膜トランジスタにおいて、
該ｎ型シリコン薄膜の活性化エネルギーが０．１ｅＶ以
下で微結晶構造を有し、塩化水素ガスあるいは塩素ガス
と、フロン−１４ガスとを含有するエッチングガスを用
いて分断され、そのことにより上記目的が達成される。
ゲート絶縁膜を間に挟んでゲート電極とチャネル部半導
体層とが形成され、該チャネル部半導体層の上で２つに
分断されたｎ型シリコン薄膜が形成され、該ｎ型シリコ
ン薄膜の一方の上にソース電極が形成され、他方の上に
ドレイン電極が形成された薄膜トランジスタにおいて、
該ｎ型シリコン薄膜の活性化エネルギーが０．１ｅＶ以
下で微結晶構造を有し、塩化水素ガスあるいは塩素ガス
と、フロン−１４ガスとを含有するエッチングガスを用
いて分断され、そのことにより上記目的が達成される。
【００１０】前記ｎ型シリコン薄膜がａ−ＳｉＣ：Ｈ
（アモルファスシリコンカーバイド）またはａ−Ｓｉ
Ｎ：Ｈ（アモルファスシリコンナイトライド）からなっ
ていてもよい。
（アモルファスシリコンカーバイド）またはａ−Ｓｉ
Ｎ：Ｈ（アモルファスシリコンナイトライド）からなっ
ていてもよい。
【００１１】
【作用】本発明においては、塩化水素ガスとフロン−１
４ガスとを含有するエッチングガスを用いてシリコン薄
膜のドライエッチングを行っている。塩化水素ガスとフ
ロン−１４ガスとはいずれもフロン規制の対象外であ
り、これらの混合ガスを用いてドライエッチングを行う
ことによりｎ+層とｉ層との選択的エッチングを行うこ
とができる。この時、エッチングガスを、ガス圧力を４
００ｍＴｏｒｒとし、かつ、フロン−１４ガスの濃度を
６７％以上として用いることにより、制御性・均一性を
確保してエッチングを行うことができる。
４ガスとを含有するエッチングガスを用いてシリコン薄
膜のドライエッチングを行っている。塩化水素ガスとフ
ロン−１４ガスとはいずれもフロン規制の対象外であ
り、これらの混合ガスを用いてドライエッチングを行う
ことによりｎ+層とｉ層との選択的エッチングを行うこ
とができる。この時、エッチングガスを、ガス圧力を４
００ｍＴｏｒｒとし、かつ、フロン−１４ガスの濃度を
６７％以上として用いることにより、制御性・均一性を
確保してエッチングを行うことができる。
【００１２】また、エッチングガスにさらに１２％以下
の濃度の酸素ガスを含有させることにより、塩化水素ガ
スおよびフロン−１４ガスの濃度を減らしても、制御性
・均一性を向上させることができ、ｎ+層とｉ層との選
択比を保ったままエッチングレートを速くすることがで
きる。
の濃度の酸素ガスを含有させることにより、塩化水素ガ
スおよびフロン−１４ガスの濃度を減らしても、制御性
・均一性を向上させることができ、ｎ+層とｉ層との選
択比を保ったままエッチングレートを速くすることがで
きる。
【００１３】
【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。
て説明する。
【００１４】図１および図２に本発明のＴＦＴの一実施
例を示す。図１は平面図であり、図２は図１のＡ−Ａ’
線断面図である。
例を示す。図１は平面図であり、図２は図１のＡ−Ａ’
線断面図である。
【００１５】このＴＦＴは、ガラス板などからなる基板
１２の上に、ゲート絶縁膜８を間に挟んでゲートバスラ
イン１０から分岐されたゲート電極９と、チャネル部と
なるｉ層７とが形成されている。ｉ層７の上には電気的
に分断されたソース領域ｎ+層５とドレイン領域ｎ+層６
とが形成され、ｎ+層５および６の上には、それぞれソ
ース電極２およびドレイン電極３が形成されている。ソ
ース電極２の上にはソース補助電極１ａが形成され、ソ
ースバスライン４に接続されている。また、ドレイン電
極３には絵素電極１が接続されている。
１２の上に、ゲート絶縁膜８を間に挟んでゲートバスラ
イン１０から分岐されたゲート電極９と、チャネル部と
なるｉ層７とが形成されている。ｉ層７の上には電気的
に分断されたソース領域ｎ+層５とドレイン領域ｎ+層６
とが形成され、ｎ+層５および６の上には、それぞれソ
ース電極２およびドレイン電極３が形成されている。ソ
ース電極２の上にはソース補助電極１ａが形成され、ソ
ースバスライン４に接続されている。また、ドレイン電
極３には絵素電極１が接続されている。
【００１６】上記のようなＴＦＴは、以下のようにして
作製することができる。
作製することができる。
【００１７】まず、基板１２上に、金属薄膜などを堆積
して所望の形状、サイズにエッチングしてゲートバスラ
イン１０およびゲート電極９を形成する。この状態の基
板の上に、ＣＶＤ法などによりゲート絶縁膜８を形成す
る。そして、ＰＣＶＤ法などによりｉ層７となるｉ層を
積層し、さらに、ＰＣＶＤ法などによりｎ+層５、６と
なるｎ+層を積層する。
して所望の形状、サイズにエッチングしてゲートバスラ
イン１０およびゲート電極９を形成する。この状態の基
板の上に、ＣＶＤ法などによりゲート絶縁膜８を形成す
る。そして、ＰＣＶＤ法などによりｉ層７となるｉ層を
積層し、さらに、ＰＣＶＤ法などによりｎ+層５、６と
なるｎ+層を積層する。
【００１８】次に、チャネル部を形成するためにソース
領域ｎ+層５とドレイン領域ｎ+層６とをｉ層７の上で分
断する工程を説明する。上記ＴＦＴにおいては、製造工
程を簡略化するためにｉ層７の上にエッチング防止膜を
設けていないので、ｎ+層とｉ層との選択的エッチング
を確実に制御する必要がある。
領域ｎ+層５とドレイン領域ｎ+層６とをｉ層７の上で分
断する工程を説明する。上記ＴＦＴにおいては、製造工
程を簡略化するためにｉ層７の上にエッチング防止膜を
設けていないので、ｎ+層とｉ層との選択的エッチング
を確実に制御する必要がある。
【００１９】まず、ＲＩＥ（反応性イオンエッチング）
モードの平行平板型のドライエッチング装置に、上記の
ようにしてｉ層とｎ+層とが積層形成された基板を導入
する。そして、例えば、塩化水素ガス、フロン−１４ガ
スおよび酸素ガスの流量比が５：１５：２であるエッチ
ングガスをガス圧４００ｍＴｏｒｒとなるように流入し
て、ＲＦ電力密度を０．２５Ｗ／ｃｍ2にして印加す
る。このことにより生成した反応種とｉ層およびｎ+層
のシリコンとが反応して揮発性物質となり、各層がパタ
ーニングが行われる。ｉ層の部分は活性化エネルギーが
高いので、ｎ+層に比べて反応種との反応が生じにく
い。よって、ｉ層とｎ+層との選択的エッチングを行う
ことができる。
モードの平行平板型のドライエッチング装置に、上記の
ようにしてｉ層とｎ+層とが積層形成された基板を導入
する。そして、例えば、塩化水素ガス、フロン−１４ガ
スおよび酸素ガスの流量比が５：１５：２であるエッチ
ングガスをガス圧４００ｍＴｏｒｒとなるように流入し
て、ＲＦ電力密度を０．２５Ｗ／ｃｍ2にして印加す
る。このことにより生成した反応種とｉ層およびｎ+層
のシリコンとが反応して揮発性物質となり、各層がパタ
ーニングが行われる。ｉ層の部分は活性化エネルギーが
高いので、ｎ+層に比べて反応種との反応が生じにく
い。よって、ｉ層とｎ+層との選択的エッチングを行う
ことができる。
【００２０】ｉ層のパターニングは、別工程として上記
選択的エッチングの前または後の工程で行うことができ
る。
選択的エッチングの前または後の工程で行うことができ
る。
【００２１】ここで、ｉ層７中には、その上にｎ+層を
積層する時の温度またはその他の工程における熱履歴に
よって、ｎ+層に含有されるリンの拡散が生じ、これに
より活性層が形成されていることがある。この活性層を
エッチングにより同時に取り除くため、オーバーエッチ
ングすることが望ましい。
積層する時の温度またはその他の工程における熱履歴に
よって、ｎ+層に含有されるリンの拡散が生じ、これに
より活性層が形成されていることがある。この活性層を
エッチングにより同時に取り除くため、オーバーエッチ
ングすることが望ましい。
【００２２】その後、ｎ+層５および６の上に、それぞ
れソース電極２およびドレイン電極３を形成する。さら
に、ソース電極２の上にソース補助電極１ａを形成し
て、ソースバス４に接続し、ドレイン電極３に絵素電極
１を接続する。さらに、基板全面に液晶配向膜を形成
し、対向基板との間に液晶を封入することにより、液晶
表示装置を作製することができる。
れソース電極２およびドレイン電極３を形成する。さら
に、ソース電極２の上にソース補助電極１ａを形成し
て、ソースバス４に接続し、ドレイン電極３に絵素電極
１を接続する。さらに、基板全面に液晶配向膜を形成
し、対向基板との間に液晶を封入することにより、液晶
表示装置を作製することができる。
【００２３】以下に、上記ｎ+層とｉ層との選択的エッ
チングにおいてエッチング条件を変化させてエッチング
特性を測定した結果を示す。
チングにおいてエッチング条件を変化させてエッチング
特性を測定した結果を示す。
【００２４】図３に、塩化水素ガス、フロン−１４ガス
および酸素ガスの流量比が５：１５：２であるエッチン
グガスを用い、ＲＦ電力密度を０．２５Ｗ／ｃｍ2と一
定にして、活性化エネルギーが０．２ｅＶであるｎ+層
とｉ層とをエッチングした場合について、各種特性のガ
ス圧力に対する依存性を測定した結果を示す。この図か
ら理解されるように、ガス圧力が高いほどｎ+層の均一
性が優れている。また、ガス圧力が４００ｍＴｏｒｒ以
上になるとｎ+層のエッチングレートが急激に増加し、
ｉ層のエッチングレートはそれほど増加しない。そし
て、ガス圧力が４００ｍＴｏｒｒの時、ｎ+層とｉ層と
の選択比が極小となる。
および酸素ガスの流量比が５：１５：２であるエッチン
グガスを用い、ＲＦ電力密度を０．２５Ｗ／ｃｍ2と一
定にして、活性化エネルギーが０．２ｅＶであるｎ+層
とｉ層とをエッチングした場合について、各種特性のガ
ス圧力に対する依存性を測定した結果を示す。この図か
ら理解されるように、ガス圧力が高いほどｎ+層の均一
性が優れている。また、ガス圧力が４００ｍＴｏｒｒ以
上になるとｎ+層のエッチングレートが急激に増加し、
ｉ層のエッチングレートはそれほど増加しない。そし
て、ガス圧力が４００ｍＴｏｒｒの時、ｎ+層とｉ層と
の選択比が極小となる。
【００２５】従って、塩化水素ガス、フロン−１４ガス
および酸素ガスを含有するエッチングガスを用いた場合
には、ガス圧力が４００ｍＴｏｒｒ以上である時に、ｎ
+層とｉ層との選択比およびｎ+層の均一性の両方の特性
を向上させることができる。図４に、エッチングガスの
ガス圧力を３００ｍＴｏｒｒ、ＲＦ電力密度を０．２５
Ｗ／ｃｍ2と一定にして、活性化エネルギーが０．２ｅ
Ｖであるｎ+層とｉ層とをエッチングした場合につい
て、各種特性のフロン−１４ガスの濃度に対する依存性
を測定した結果を示す。ここでは、塩化水素ガスおよび
フロン−１４ガスを含有するエッチングガスと、塩化水
素ガス、フロン−１４ガスおよび酸素ガスを含有するエ
ッチングガスとを用い、流量比を塩化水素ガス：フロン
−１４ガス：酸素ガス＝５：ｘ：（２または０）とし
て、ｘを変化させて測定した。この図から理解されるよ
うに、フロン−１４ガスの濃度が高いほど、また、酸素
濃度が低いほど、ｎ+層の均一性が優れている。また、
フロン−１４ガスの流量ｘが５の時にはｎ+層とｉ層と
の選択比は低いがｘが増えると向上し、１０以上ではほ
とんど変化しない。
および酸素ガスを含有するエッチングガスを用いた場合
には、ガス圧力が４００ｍＴｏｒｒ以上である時に、ｎ
+層とｉ層との選択比およびｎ+層の均一性の両方の特性
を向上させることができる。図４に、エッチングガスの
ガス圧力を３００ｍＴｏｒｒ、ＲＦ電力密度を０．２５
Ｗ／ｃｍ2と一定にして、活性化エネルギーが０．２ｅ
Ｖであるｎ+層とｉ層とをエッチングした場合につい
て、各種特性のフロン−１４ガスの濃度に対する依存性
を測定した結果を示す。ここでは、塩化水素ガスおよび
フロン−１４ガスを含有するエッチングガスと、塩化水
素ガス、フロン−１４ガスおよび酸素ガスを含有するエ
ッチングガスとを用い、流量比を塩化水素ガス：フロン
−１４ガス：酸素ガス＝５：ｘ：（２または０）とし
て、ｘを変化させて測定した。この図から理解されるよ
うに、フロン−１４ガスの濃度が高いほど、また、酸素
濃度が低いほど、ｎ+層の均一性が優れている。また、
フロン−１４ガスの流量ｘが５の時にはｎ+層とｉ層と
の選択比は低いがｘが増えると向上し、１０以上ではほ
とんど変化しない。
【００２６】従って、塩化水素ガスおよびフロン−１４
ガスを含有するエッチングガスを用いた場合には、フロ
ン−１４ガス濃度が６７％以上である時に、ｎ+層とｉ
層との選択比およびｎ+層の均一性の両方の特性を優れ
たものとすることができる。
ガスを含有するエッチングガスを用いた場合には、フロ
ン−１４ガス濃度が６７％以上である時に、ｎ+層とｉ
層との選択比およびｎ+層の均一性の両方の特性を優れ
たものとすることができる。
【００２７】また、塩化水素ガス、フロン−１４ガスお
よび酸素ガスを含有するエッチングガスを用いた場合に
は、フロン−１４ガスの濃度が５８％以上である時に、
ｎ+層とｉ層との選択比およびｎ+層の均一性の両方の特
性を優れたものとすることができる。
よび酸素ガスを含有するエッチングガスを用いた場合に
は、フロン−１４ガスの濃度が５８％以上である時に、
ｎ+層とｉ層との選択比およびｎ+層の均一性の両方の特
性を優れたものとすることができる。
【００２８】また、酸素ガスの濃度が１２％以下である
時に、ｎ+層とｉ層との選択比およびｎ+層の均一性の両
方の特性を優れたものとすることができる。
時に、ｎ+層とｉ層との選択比およびｎ+層の均一性の両
方の特性を優れたものとすることができる。
【００２９】図５に、活性化エネルギーが０．１ｅＶで
あるｎ+層を用いた以外は、図３に示した測定と同じ条
件で、各種特性のガス圧力に対する依存性を測定した結
果を示す。この図から理解されるように、活性化エネル
ギーが０．２ｅＶであるｎ+層を用いた場合と同様な傾
向を示している。しかし、ｎ+層のエッチングレートは
活性化エネルギーが０．２ｅＶであるｎ+層を用いた場
合の２倍程度となり、ｎ+層とｉ層との選択比も２倍程
度に向上されている。この理由としては、以下のことが
考えられる。つまり、活性化エネルギーが０．１ｅＶで
あるｎ+層では、反応分子（ラジカルなど）とシリコン
との電子交換によりエッチングが促進される。このた
め、エッチングがスムーズに行われてエッチングレート
が速くなり、優れた選択性が得られるのである。
あるｎ+層を用いた以外は、図３に示した測定と同じ条
件で、各種特性のガス圧力に対する依存性を測定した結
果を示す。この図から理解されるように、活性化エネル
ギーが０．２ｅＶであるｎ+層を用いた場合と同様な傾
向を示している。しかし、ｎ+層のエッチングレートは
活性化エネルギーが０．２ｅＶであるｎ+層を用いた場
合の２倍程度となり、ｎ+層とｉ層との選択比も２倍程
度に向上されている。この理由としては、以下のことが
考えられる。つまり、活性化エネルギーが０．１ｅＶで
あるｎ+層では、反応分子（ラジカルなど）とシリコン
との電子交換によりエッチングが促進される。このた
め、エッチングがスムーズに行われてエッチングレート
が速くなり、優れた選択性が得られるのである。
【００３０】図６に、活性化エネルギーが０．１ｅＶで
あるｎ+層を用いた以外は、図４に示した測定と同じ条
件で、各種特性のフロン−１４ガスの濃度に対する依存
性を測定した結果を示す。この図から理解されるよう
に、活性化エネルギーが０．２ｅＶであるｎ+層を用い
た場合と同様な傾向を示している。しかし、ｎ+層のエ
ッチングレートおよびｎ+層とｉ層との選択比は、活性
化エネルギーが０．２ｅＶであるｎ+層を用いた場合に
比べてさらに向上している。
あるｎ+層を用いた以外は、図４に示した測定と同じ条
件で、各種特性のフロン−１４ガスの濃度に対する依存
性を測定した結果を示す。この図から理解されるよう
に、活性化エネルギーが０．２ｅＶであるｎ+層を用い
た場合と同様な傾向を示している。しかし、ｎ+層のエ
ッチングレートおよびｎ+層とｉ層との選択比は、活性
化エネルギーが０．２ｅＶであるｎ+層を用いた場合に
比べてさらに向上している。
【００３１】従って、活性化エネルギーが０．２ｅＶ以
下であるシリコン薄膜では、いずれも、優れたエッチン
グ特性を得ることができる。
下であるシリコン薄膜では、いずれも、優れたエッチン
グ特性を得ることができる。
【００３２】上記おいて、ｉ層７を厚み５００オングス
トロームに積層し、活性化エネルギーが０．２ｅＶであ
るｎ+層を厚み５００オングストロームに積層した。エ
ッチングガスは、塩化水素ガス、フロン−１４ガスおよ
び酸素ガスの流量比を５：１５：２とし、ガス圧４００
ｍＴｏｒｒとなるように流入し、ＲＦ電力密度は０．２
５Ｗ／ｃｍ2にして印加した。図３および図４に示すよ
うに、上記条件ではエッチングレートは２５０オングス
トローム／ｍｉｎとなるので、上記ｎ+層をエッチング
してドレイン領域５とソース領域６とに分断するには２
分程度のエッチングを必要とする。そして、リンの拡散
による活性層を除くために、ジャストエッチングの１５
０％（３分程度）のエッチングを行った。上記条件では
選択比は２となり、ｎ+層とｉ層とを選択的にエッチン
グすることができた。また、ｎ+層に分断されない部分
が残ったり、ｉ層７が過度にエッチングされることはな
く、ｉ層７を３００オングストロームに形成することが
できた。また、均一性に優れたｎ+層５および６が得ら
れた。このＴＦＴを用いて液晶表示装置を作製したとこ
ろ、良好な表示が得られた。
トロームに積層し、活性化エネルギーが０．２ｅＶであ
るｎ+層を厚み５００オングストロームに積層した。エ
ッチングガスは、塩化水素ガス、フロン−１４ガスおよ
び酸素ガスの流量比を５：１５：２とし、ガス圧４００
ｍＴｏｒｒとなるように流入し、ＲＦ電力密度は０．２
５Ｗ／ｃｍ2にして印加した。図３および図４に示すよ
うに、上記条件ではエッチングレートは２５０オングス
トローム／ｍｉｎとなるので、上記ｎ+層をエッチング
してドレイン領域５とソース領域６とに分断するには２
分程度のエッチングを必要とする。そして、リンの拡散
による活性層を除くために、ジャストエッチングの１５
０％（３分程度）のエッチングを行った。上記条件では
選択比は２となり、ｎ+層とｉ層とを選択的にエッチン
グすることができた。また、ｎ+層に分断されない部分
が残ったり、ｉ層７が過度にエッチングされることはな
く、ｉ層７を３００オングストロームに形成することが
できた。また、均一性に優れたｎ+層５および６が得ら
れた。このＴＦＴを用いて液晶表示装置を作製したとこ
ろ、良好な表示が得られた。
【００３３】次に、活性化エネルギーが０．１ｅＶであ
る微結晶シリコンｎ+層を用いて上記と同様な構成のＴ
ＦＴを作製した。図５および図６に示すように、上記条
件ではエッチングレートは５００オングストローム／ｍ
ｉｎとなるので、上記ｎ+層をエッチングしてドレイン
領域５とソース領域６とに分断するには１分程度のエッ
チングでよい。しかし、リンの拡散による活性層を除く
ために、ジャストエッチングの１５０％のエッチングを
行った。上記条件では選択比は４となり、さらに良好で
あるので、ｎ+層に分断されない部分が残ったり、ｉ層
７が過度にエッチングされることはなく、ｉ層７を２０
０オングストロームに形成することができた。また、ｎ
+層５および６の均一性もさらに優れていた。このＴＦ
Ｔを用いて液晶表示装置を作製したところ、良好な表示
が得られた。
る微結晶シリコンｎ+層を用いて上記と同様な構成のＴ
ＦＴを作製した。図５および図６に示すように、上記条
件ではエッチングレートは５００オングストローム／ｍ
ｉｎとなるので、上記ｎ+層をエッチングしてドレイン
領域５とソース領域６とに分断するには１分程度のエッ
チングでよい。しかし、リンの拡散による活性層を除く
ために、ジャストエッチングの１５０％のエッチングを
行った。上記条件では選択比は４となり、さらに良好で
あるので、ｎ+層に分断されない部分が残ったり、ｉ層
７が過度にエッチングされることはなく、ｉ層７を２０
０オングストロームに形成することができた。また、ｎ
+層５および６の均一性もさらに優れていた。このＴＦ
Ｔを用いて液晶表示装置を作製したところ、良好な表示
が得られた。
【００３４】以上の実施例では、塩化水素ガスとフロン
−１４ガスとの混合ガスに酸素ガスを添加したガスを使
用したが、本発明はこれに限られず、塩化水素ガスの代
わりに塩素ガスを用いても同様の効果がある。また、用
いられるドライエッチング装置としては円筒型の装置お
よび平行平板型の装置のいずれも用いることができる。
また、エッチングモードとしてはＲＩＥ（反応性イオン
エッチング）モード、ＰＥ（プラズマエッチング）モー
ド、ＥＣＲモードなど種々のものを用いることができ
る。本発明は、ｎ型シリコン層として、ａ−ＳｉＣ：Ｈ
層またはａ−ＳｉＮ：Ｈ層を用いたＴＦＴにも適用する
ことができる。
−１４ガスとの混合ガスに酸素ガスを添加したガスを使
用したが、本発明はこれに限られず、塩化水素ガスの代
わりに塩素ガスを用いても同様の効果がある。また、用
いられるドライエッチング装置としては円筒型の装置お
よび平行平板型の装置のいずれも用いることができる。
また、エッチングモードとしてはＲＩＥ（反応性イオン
エッチング）モード、ＰＥ（プラズマエッチング）モー
ド、ＥＣＲモードなど種々のものを用いることができ
る。本発明は、ｎ型シリコン層として、ａ−ＳｉＣ：Ｈ
層またはａ−ＳｉＮ：Ｈ層を用いたＴＦＴにも適用する
ことができる。
【００３５】
【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明に
よれば、塩化水素ガスとフロン−１４ガスとを含有する
エッチングガスを用いてシリコン薄膜のドライエッチン
グを行うことにより、ｎ+層とｉ層との選択的エッチン
グを制御性・均一性よく行うことができる。そして、本
発明のＴＦＴによれば、ｉ層の膜厚を薄く形成すること
ができ、ＴＦＴのＯＦＦ時の光励起電流を減少すること
ができる。また、この光励起電流がゲート絶縁膜に注入
されて生ずる閾値電圧ずれを抑制できるので、表示性能
に優れた液晶表示装置を得ることができる。
よれば、塩化水素ガスとフロン−１４ガスとを含有する
エッチングガスを用いてシリコン薄膜のドライエッチン
グを行うことにより、ｎ+層とｉ層との選択的エッチン
グを制御性・均一性よく行うことができる。そして、本
発明のＴＦＴによれば、ｉ層の膜厚を薄く形成すること
ができ、ＴＦＴのＯＦＦ時の光励起電流を減少すること
ができる。また、この光励起電流がゲート絶縁膜に注入
されて生ずる閾値電圧ずれを抑制できるので、表示性能
に優れた液晶表示装置を得ることができる。
【図１】本発明の一実施例であるＴＦＴの平面図であ
る。
る。
【図２】本発明の一実施例であるＴＦＴの図１における
Ａ−Ａ’線断面図である。
Ａ−Ａ’線断面図である。
【図３】活性化エネルギーが０．２ｅＶであるｎ+層と
ｉ層とをエッチングした場合について、各種特性のガス
圧力に対する依存性を測定した結果を示す図である。
ｉ層とをエッチングした場合について、各種特性のガス
圧力に対する依存性を測定した結果を示す図である。
【図４】活性化エネルギーが０．２ｅＶであるｎ+層と
ｉ層とをエッチングした場合について、各種特性のフロ
ン−１４ガスの濃度に対する依存性を測定した結果を示
す図である。
ｉ層とをエッチングした場合について、各種特性のフロ
ン−１４ガスの濃度に対する依存性を測定した結果を示
す図である。
【図５】活性化エネルギーが０．２ｅＶであるｎ+層と
ｉ層とをエッチングした場合について、各種特性のガス
圧力に対する依存性を測定した結果を示す図である。
ｉ層とをエッチングした場合について、各種特性のガス
圧力に対する依存性を測定した結果を示す図である。
【図６】活性化エネルギーが０．２ｅＶであるｎ+層と
ｉ層とをエッチングした場合について、各種特性のフロ
ン−１４ガスの濃度に対する依存性を測定した結果を示
す図である。
ｉ層とをエッチングした場合について、各種特性のフロ
ン−１４ガスの濃度に対する依存性を測定した結果を示
す図である。
１ 絵素電極 ２ ソース電極 ３ ドレイン電極 ５ ソース領域ｎ+層 ６ ドレイン領域ｎ+層 ７ ｉ層 ８ ゲート絶縁膜 ９ ゲート電極 １２ 基板
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｌ 29/784 (72)発明者 伴 厚志 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ ャープ株式会社内 (72)発明者 梶谷 優 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ ャープ株式会社内 (72)発明者 片山 幹雄 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ ャープ株式会社内
Claims (6)
- 【請求項１】 塩化水素ガスあるいは塩素ガスと、フロ
ン−１４ガスとを含有するエッチングガスを用いて、ｎ
型シリコン薄膜を真性シリコン薄膜より高速にエッチン
グするシリコン薄膜のドライエッチング方法。 - 【請求項２】 前記エッチングガスを、ガス圧力を４０
０ｍＴｏｒｒ以上にし、かつ、フロン−１４ガスの濃度
を６７％以上にして用いる請求項１に記載のシリコン薄
膜のドライエッチング方法。 - 【請求項３】 前記エッチングガスに、さらに酸素ガス
を含有させて用いる請求項１または２に記載のシリコン
薄膜のドライエッチング方法。 - 【請求項４】 前記エッチングガスを、酸素ガスの濃度
を１２％以下にして用いる請求項３に記載のシリコン薄
膜のドライエッチング方法。 - 【請求項５】 基板上に、ゲート絶縁膜を間に挟んでゲ
ート電極とチャネル部半導体層とが形成され、該チャネ
ル部半導体層の上で２つに分断されたｎ型シリコン薄膜
が形成され、該ｎ型シリコン薄膜の一方の上にソース電
極が形成され、他方の上にドレイン電極が形成された薄
膜トランジスタにおいて、 該ｎ型シリコン薄膜の活性化エネルギーが０．１ｅＶ以
下で微結晶構造を有し、塩化水素ガスあるいは塩素ガス
と、フロン−１４ガスとを含有するエッチングガスを用
いて分断された薄膜トランジスタ。 - 【請求項６】 前記ｎ型シリコン薄膜がａ−ＳｉＣ：Ｈ
またはａ−ＳｉＮ：Ｈからなる請求項５に記載の薄膜ト
ランジスタ。
Priority Applications (7)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32102392A JP3009975B2 (ja) | 1992-11-30 | 1992-11-30 | シリコン薄膜のドライエッチング方法 |
| DE69330241T DE69330241T2 (de) | 1992-11-30 | 1993-11-25 | Trocken-Ätz-Verfahren für eine Silizium-Dünnschicht |
| EP93309400A EP0600664B1 (en) | 1992-11-30 | 1993-11-25 | A dry etching method of a silicon thin film |
| KR1019930025913A KR0138629B1 (ko) | 1992-11-30 | 1993-11-30 | 배선의 정전용량을 줄이는 것에 의하여 고감도와 저소음의 특징을 갖는 고체촬상장치 |
| KR1019930025914A KR970003886B1 (ko) | 1992-11-30 | 1993-11-30 | 실리콘박막의 건식에칭방법 |
| US08/524,886 US5783494A (en) | 1992-11-30 | 1995-09-07 | Selective dry etching method of undoped and doped silicon thin films |
| US09/119,993 US6133157A (en) | 1992-11-30 | 1998-07-21 | Dry etching method of a silicon thin film |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32102392A JP3009975B2 (ja) | 1992-11-30 | 1992-11-30 | シリコン薄膜のドライエッチング方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06168915A true JPH06168915A (ja) | 1994-06-14 |
| JP3009975B2 JP3009975B2 (ja) | 2000-02-14 |
Family
ID=18127935
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP32102392A Expired - Lifetime JP3009975B2 (ja) | 1992-11-30 | 1992-11-30 | シリコン薄膜のドライエッチング方法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (2) | US5783494A (ja) |
| EP (1) | EP0600664B1 (ja) |
| JP (1) | JP3009975B2 (ja) |
| DE (1) | DE69330241T2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5830807A (en) * | 1994-03-18 | 1998-11-03 | Fujitsu Limited | Successive dry etching of alternating laminate |
| JP2009506563A (ja) * | 2005-08-30 | 2009-02-12 | コミシリア ア レネルジ アトミック | アモルファス多結晶シリコン薄膜回路の製造方法 |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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