JPH0629206A - 半導体装置の製造方法およびそのための装置 - Google Patents

半導体装置の製造方法およびそのための装置

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JPH0629206A
JPH0629206A JP18193692A JP18193692A JPH0629206A JP H0629206 A JPH0629206 A JP H0629206A JP 18193692 A JP18193692 A JP 18193692A JP 18193692 A JP18193692 A JP 18193692A JP H0629206 A JPH0629206 A JP H0629206A
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JP
Japan
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semiconductor device
layer
manufacturing
auxiliary metal
metal
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JP18193692A
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English (en)
Inventor
Toshio Kawamura
敏雄 河村
Hideo Koseki
秀夫 小関
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 フォトリソグラフィー工程において半導体装
置を現像液等に浸漬する際に、前記半導体装置に用いら
れているITO等の金属酸化物に腐食を生じない製造方
法およびそのための装置を提供する。 【構成】 半導体装置8を、この半導体装置8に用いら
れる金属層の平衡電位より高い電位を示す補助金属9と
電気的に接続して現像液6等に浸漬する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置の製造方法
およびそのための装置に関し、特に液晶ディスプレーな
どの半導体装置を製造する際に、フォトリソグラフ工程
などの、半導体がイオン導電性を有する液体中に浸漬さ
れる工程を有する、半導体装置の製造方法およびそのた
めの装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、半導体装置において、酸化物半導
体は透明電極層としてあるいは絶縁層として液晶ディス
プレーや太陽電池などに広く用いられている。透明電極
層としては、高い光透過性と高い電気伝導性を示すこと
から、ITO(In23 +SnO2 )、In23
SnO2 などが使用されており、また絶縁層としてはT
25 、Al23 などが用いられている。一方、電
極層としては、低抵抗である金属アルミニウムが主とし
て用いられている。
【0003】半導体装置は、CVD法やスパッタ法によ
る薄膜の堆積と、ウェットエッチングあるいはドライエ
ッチング、フォトリソグラフィー等の薄膜の加工とを繰
り返すことにより製造される。ここで簡単のために、半
導体装置として非晶質シリコン薄膜トランジスタ(TF
T)を内蔵した液晶ディスプレイ装置を例にとり、その
製造方法について説明する。
【0004】ガラス基板上にスパッタ法によりITO層
を蒸着し、ウェットエッチングによりパターンを形成す
る。次に、ITO保護層としてCVD法によりSiOx
層を形成する。その後、スパッタ法によりCr層を形成
し、パターン加工してゲート電極とする。次いで、CV
D法によりSiNx /a−Si/SiNx 層を形成し、
パターン形成後、n+ a−Si層を堆積する。次に、ド
ライエッチングによりITOとのコンタクトホールを開
口し、スパッタ法により順次Ti層、Al層を堆積す
る。最後に、フォトリソグラフィーによりTi/Alか
らなる二層のソース、ドレインを形成する。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ようにして半導体装置を製造する場合、例えば液晶ディ
スプレイの製造においてフォトリソグラフィーによりソ
ース・ドレインのAl層を形成する工程等で腐食が発生
する。その原理を図6を用いて説明する。半導体装置と
して、ガラス基板1上にITO層2をパターン形成し、
その上にAl層3を堆積し、さらにAl層3の上にフォ
トレジスト4のパターンを形成したものを示す。Al層
3の表面には局所的な活性部が多数存在し、アルカリ性
の現像液6に浸漬すると、この活性部よりAlの溶解反
応が進行する。その結果、Al層3内部にはITO層に
達する微少なピンホール5が多数発生し、Al/現像液
(電解液)/ITO系の局部電池が形成される。局部電
池の化学反応式は以下のように考えられている。
【0006】 アノード側 (1) Al+4OH- →H2 AlO3 -
+H2 O+3e-0 Al=−2. 3(V) カソード側 (2) In23 +3H2 O+6e-
→2In+6OH-0 ITO=−1. 0(V) (3) 2H2 O+2e- →2OH- +H2 ↑ E02 =−0. 83(V) E0 は各部の平衡電位である。上記の反応式で表わされ
るように、アノード側でAl膜が溶解し((1)式)、
同時にカソード側で還元反応として水素発生反応が起こ
る((3)式)。ピンホール5を通じてITO層2まで
電解液が侵入するとIn23 の還元が起こり((2)
式)、その結果、ITO層2が腐食される。
【0007】なおソース・ドレインにTiとAlとの二
層を用いた場合も、Al層のピンホールを通じてTi層
まで侵入した電解液はさらにTi層に存在するピンホー
ル、結晶粒界を通じてITO層まで達し、Al/現像液
(電解液)/ITO系の局部電池を形成することにな
り、ITOの腐食が起こる。
【0008】本発明は上記問題を解決するもので、半導
体装置をイオン導電性を有する液中に浸漬する工程にお
いて、酸化物半導体が腐食されない半導体装置の製造方
法およびそのための装置を提供することを目的とするも
のである。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記問題を解決するため
に本発明は、少なくとも酸化物半導体層と金属層とを有
する半導体装置の製造方法において、前記半導体装置を
イオン導電性を有する液中に浸漬する工程で、前記半導
体装置を前記金属層の平衡電位よりも高い電位を示す補
助金属と電気的に接続して、前記イオン導電性を有する
液中へ浸漬することで構成した。
【0010】
【作用】上記により、半導体装置をイオン導電性を有す
る液中に浸漬する際に、半導体装置の金属層の平衡電位
よりも高い電位を示す補助金属を同時に浸漬し、かつ前
記半導体装置と前記補助金属を電気的に接続すること
で、カソード側では補助金属上での水素発生反応が支配
的となり、酸化物半導体の還元反応すなわち腐食は回避
される。
【0011】イオン導電性を有する液がアルカリ性を示
す場合、その液中ではAl等の金属の電気化学的な酸化
や酸化物半導体の電気化学的な還元が起こり易いが、本
発明の方法を用いることによりこの反応すなわち腐食を
回避することができる。
【0012】また、フォトリソグラフ工程でレジストの
現像に用いる現像液はアルカリ性を示し、さらにこの工
程では半導体装置に酸化物半導体と金属の積層構造が生
じていることが多いため、この工程で電気化学的な還元
反応による酸化物半導体の腐食が起こり易いが、本発明
の方法を用いることにより腐食を回避することが可能で
ある。
【0013】
【実施例】以下、実施例を用いて本発明を詳細に説明す
るが、本発明はこれらに限定されない。
【0014】(実施例1)本実施例では、本発明の効果
を調べるために酸化物半導体としてITOを用い、その
上に金属層として順次Ti、Alを積層したものを用い
た。イオン導電性を有する液としてはフォトリソグラフ
ィーの現像液を選択し、これに浸漬した際のITOの腐
食について調べた。
【0015】図1は本実施例に用いたサンプル8を示し
ており、ガラス基板1上にITO層2、Ti層7、Al
層3を順次スパッタ法により各々100nm、100nm、
700nmの厚みで形成したものである。
【0016】このサンプル8を図2に示すような装置内
の現像液6に45秒間浸漬した。なお補助金属9には銅
箔を用い、サンプル8と補助金属9との面積比を1:2
になるよう調整し、補助金属とサンプルとは銅線10で接
続した。フォトリソグラフィーの現像液6としてはSH
IPLEY社製のマイクロポジット・デベロッパーを用
いた。
【0017】このように現像液6中に浸漬した補助金属
9の表面から、水素ガスの発生が確認された。サンプル
8の酸化物半導体層の腐食の度合いをITO面からの目
視により評価したところ、サンプル8にはITO層の腐
食は認められなかった。
【0018】比較のため、同様のサンプル8を、補助金
属9に接続することなしに現像液6中に45秒間浸漬し
た。このサンプル8の酸化物半導体層の腐食の度合いを
上記と同様にITO面からの目視により評価したとこ
ろ、1cm2 あたり平均2カ所にITO層の腐食が認めら
れた。
【0019】また、浸漬時間を90秒として同様の実験
を行ったところ、補助金属9と接続しなかったものは1
cm2 あたり平均9カ所にITO層の腐食が認められたの
に対し、本発明により補助金属9と接続して浸漬したも
のについてはITO層の腐食は1cm2 あたり平均2カ所
に留まった。
【0020】次に、サンプル8と補助金属9の面積比が
1:5、1:10となるように、補助金属の面積を大き
くして同様の実験を行ったところ、1:10の面積比で
ITO層の腐食はなくなり、補助金属の面積を大きくす
れば補助金属上での水素発生反応が支配的となり、IT
Oの腐食が回避されることがわかった。
【0021】以上のことから、本発明の方法によって、
半導体装置の製造工程における酸化物半導体層の腐食を
回避できることが判った。 (実施例2)本実施例では、半導体装置として液晶ディ
スプレイ装置を製造する工程の内、フォトレジスト工程
において本発明による製造方法および製造装置を用い
た。
【0022】図3に、本実施例による液晶ディスプレイ
装置の製造工程を説明するための断面図を示す。先ずガ
ラス基板1上にスパッタ法によりITO層2を蒸着し、
ウェットエッチングによるパターン形成後、CVD法に
よりSiOx 層11を形成した。その後スパッタ法によ
りCr層12を形成し、パターン加工してゲート電極と
した。次に、CVD法によりSiNx 層13、a−Si
層14、SiNx 層15を形成し、パターン形成後、n
+ a−Si層16を堆積した。次いで、ドライエッチン
グによりITOとのコンタクト穴17を開口し、Ti層
7、Al層3をスパッタ法により順次堆積した。その
後、フォトレジスト4を表面に塗布し、露光した。
【0023】フォトレジストの現像装置の原理を図4に
示す。図中20は図3に示したものと同様の半導体装置
であり、固定冶具21により吸引固定した。現像装置内
には補助金属9が固定されており、これを半導体装置2
0と電気的に接続した。このように半導体装置20を固
定し、現像液6を注入した。現像終了と共に現像液を排
出し、水22で半導体装置20を洗浄した。
【0024】この後、エッチングによりTi/Al層の
パターンを形成してソース、ドレインとし、レジストを
剥離して、液晶ディスプレイ装置を構成した。比較のた
めに、補助金属と接続しなかったこと以外は上記と同様
の方法で液晶ディスプレイ装置を構成した。
【0025】このようにして得た液晶ディスプレイ装置
に駆動用のICを実装してその特性を評価したところ、
本発明により補助金属を接続して現像を行ったものは正
常に動作したのに対し、補助金属を接続しなかったもの
には動作不良がみられた。その不良解析を行ったとこ
ろ、ICを実装する部分にITOの腐食がみられた。
【0026】以上のことから、本発明により、半導体装
置の製造工程での酸化物半導体層の腐食を回避できるこ
とが判った。 (実施例3)本実施例では半導体装置としてアモルファ
スシリコン太陽電池を製造した。
【0027】図5に、本実施例によるアモルファスシリ
コン太陽電池の製造工程の断面図を示す。先ず、ガラス
基板30上にスパッタ法によりITO層31を蒸着し
た。次に、CVD法によりp−a−Si/i−a−Si
/n−a−Si層32を製膜した。その後、ドライエッ
チングによりパターンを形成し、スパッタ法により電極
としてAl層33を製膜した。次いで、表面にフォトリ
ソグラフィー用のレジスト34を塗布し、感光した。
【0028】実施例2と同様の方法でフォトレジストの
現像を行い、比較のために補助金属と接続しなかったも
のも同様に現像を行った。このようにして得たアモルフ
ァスシリコン太陽電池を目視により検査したところ、本
発明により補助金属を接続して現像を行ったものには異
常がみられなかったのに対し、補助金属を接続しなかっ
たものにはITO層に腐食がみられた。
【0029】以上のことから、本発明により、半導体装
置の製造工程での酸化物半導体層の腐食を回避できるこ
とが判った。なお本発明の実施例では補助金属として銅
を用いたが、ニッケル、銀、マンガンあるいは白金を主
体とする成分からなる補助金属を用いても同様の効果が
得られる。
【0030】また本発明の実施例では、酸化物半導体と
してITOを用いたが、酸化インジウム(In2
3 )、酸化錫(SnO2 )等の他の酸化物半導体につい
ても同様の効果が得られる。
【0031】さらに本発明の実施例においては、半導体
装置として液晶ディスプレイ装置、アモルファスシリコ
ン太陽電池について説明を行ったが、フォトダイオード
やエレクトロルミネッセンス素子等の他の半導体装置に
ついても同様の効果が得られることはいうまでもない。
【0032】
【発明の効果】以上のように本発明によると、半導体装
置をイオン導電性を有する液中に浸漬する際に、半導体
装置の金属層の平衡電位よりも高い電位を示す補助金属
を同時に浸漬し、かつ前記半導体装置と前記補助金属を
電気的に接続することで、酸化物半導体の還元反応すな
わち腐食を回避することができる。
【0033】イオン導電性を有する液がアルカリ性を示
す場合、本発明の方法を用いることにより、その液中で
起こり易いAl等の金属の電気化学的な酸化や酸化物半
導体の電気化学的な還元を回避することができ、従って
腐食を回避することができる。
【0034】また、現像液がアルカリ性を示し、その工
程で半導体装置に酸化物半導体と金属の積層構造が生じ
ていることが多いフォトリソグラフ工程においても、本
発明の方法を用いることにより、この工程で起こり易い
電気化学的な還元反応による酸化物半導体の腐食を回避
することが可能である。
【0035】さらに、本発明の装置によればイオン導電
性を有する液中に補助金属が保持されているので、本発
明の製造方法を容易に実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例における測定サンプルを示す
図である。
【図2】本発明の一実施例における現像装置を示す図で
ある。
【図3】本発明の他の実施例における液晶ディスプレイ
装置の製造工程を説明するための断面図である。
【図4】本発明の他の実施例における現像装置の原理を
示す図である。
【図5】本発明のさらに他の実施例におけるアモルファ
スシリコン太陽電池の製造工程を説明するための断面図
である。
【図6】従来の腐食発生の原理を示す図である。
【符号の説明】
2 ITO層(酸化物半導体層) 3 Al層(金属層) 6 現像液(イオン導電性を有する液) 7 Ti層(金属層) 8 サンプル(半導体装置) 9 補助金属

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 少なくとも酸化物半導体層と金属層とを
    有する半導体装置の製造方法において、前記半導体装置
    をイオン導電性を有する液中に浸漬する工程で、前記半
    導体装置を前記金属層の平衡電位よりも高い電位を示す
    補助金属と電気的に接続して、前記イオン導電性を有す
    る液中へ浸漬することを特徴とする半導体装置の製造方
    法。
  2. 【請求項2】 金属層がアルミニウムを主体とする成分
    からなることを特徴とする請求項1記載の半導体装置の
    製造方法。
  3. 【請求項3】 補助金属が銅、ニッケル、銀、マンガン
    あるいは白金のいずれかを主体とする成分からなること
    を特徴とする請求項1記載の半導体装置の製造方法。
  4. 【請求項4】 酸化物半導体層が酸化インジウムあるい
    は酸化錫あるいはその両方を主体とする層であることを
    特徴とする請求項1記載の半導体装置の製造方法。
  5. 【請求項5】 半導体装置が酸化物半導体層とそれに順
    次積層してなる単数あるいは複数の金属層とを有し、酸
    化物半導体層が酸化インジウムあるいは酸化錫あるいは
    その両方を主体とする酸化物半導体層であり、最後の金
    属層がアルミニウムを主体とする層であることを特徴と
    する請求項1記載の半導体装置の製造方法。
  6. 【請求項6】 イオン導電性を有する液がpH≧10の
    アルカリ性を示す液であることを特徴とする請求項1〜
    5のいずれか1項記載の半導体装置の製造方法。
  7. 【請求項7】 イオン導電性を有する液がフォトレジス
    トの現像液であることを特徴とする請求項6記載の半導
    体装置の製造方法。
  8. 【請求項8】 イオン導電性を有する液中に補助金属が
    固定されていることを特徴とする請求項1記載の半導体
    装置の製造方法のための装置。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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