JPH07263417A - 非晶質シリコン膜のドライエッチング方法及び薄膜トランジスタの製造方法 - Google Patents

非晶質シリコン膜のドライエッチング方法及び薄膜トランジスタの製造方法

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JPH07263417A
JPH07263417A JP5011794A JP5011794A JPH07263417A JP H07263417 A JPH07263417 A JP H07263417A JP 5011794 A JP5011794 A JP 5011794A JP 5011794 A JP5011794 A JP 5011794A JP H07263417 A JPH07263417 A JP H07263417A
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JP
Japan
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film
gas species
etching
dry etching
amorphous silicon
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JP5011794A
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English (en)
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Takao Takano
隆男 高野
Yoshifumi Yoritomi
美文 頼富
Satoru Todoroki
悟 轟
Mikio Takahashi
幹男 高橋
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Hitachi Ltd
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Hitachi Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明の目的は、SiN膜、a−Si膜(n形
a−Si膜を含む)を一括してエッチングする工程にお
いて下層膜SiNおよび上層膜a−Si双方ともにテー
パ状にエッチングする方法を提供することにある。 【構成】非晶質シリコン薄膜トランジスタ(a−Si・
TFT)でプラズマCVD法で連続成膜したゲート絶縁
膜3(窒化シリコン、SiN膜)、半導体膜4(a−S
i膜)を一括エッチングする際、a−Si膜領域のエッ
チングにはFとClを含むガス、SiN膜領域のエッチ
ングにはFとOを含むガスでエッチングを行う。 【効果】a−Si,SiN膜ともエッチング加工断面が
テーパ形状となりa−Si/SiN積層膜を乗り越える
配線のステップカバレッジが良好となりTFT基板の歩
留りを向上させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、薄膜トランジスタ(Thi
n Film Transistor、以下TFTと記す)等に用いる非晶
質シリコン(amorphous Silicon、以下a−Siと記す)
のドライエッチング方法に関する。
【0002】
【従来の技術】半導体層にa−Siを用いたTFTは、
比較的低温で形成できることから安価なガラス基板を使
用できることや、オフ電流が小さくオン・オフ電流比が
大きくとれることから前記TFTをスイッチング素子と
したアクティブマトリクス型液晶表示装置は高品質な表
示特性の確保と低コスト化が図れる。
【0003】以下、a−Siを用いたTFT(以下、a
−Si・TFTと記す)の構造を述べる。図2には特開
昭61-75379号公報等に示されている一般的なa−Si・
TFTの断面図を示す。1はガラス基板等の透明性絶縁
基板、2はゲート電極(例えばCr膜)、3はゲート絶縁
層(例えば窒化シリコン膜、Silicon Nitride、以下Si
N膜と記す)、4は半導体層(a−Si膜)、5は半導体
層と上部金属電極(Al)とのオーミックコンタクトを得
るためのリンをドーピングしたn形a−Si膜、6はソ
ース電極(例えばAl膜)、7はドレイン電極(例えばA
l膜)、8は表示画素電極(例えばインジウムと錫の酸化
膜、Indium Tin Oxide、以下ITO膜と記す)をそれぞ
れ示す。
【0004】図2で示したゲート絶縁層SiN膜3、半
導体層a−Si膜4、オーミックコンタクト層n形a−
Si膜5は、プラズマCVD(Chemical Vapor Deposit
ion)法により連続成膜し、通常のホトリソグラフィ工
程とドライエッチング工程により、SiN膜3、a−S
i膜4、n形a−Si膜5を一括してエッチング加工を
行う。
【0005】一括してエッチング加工を行う場合、従来
は例えばSF6等の一つのガス系エッチングガスのみで
上記SiN膜3、a−Si膜4、n形a−Si膜5のエ
ッチングをおこなっていた。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術であるS
6等の一つのガス系によるエッチングでは、a−Si
膜4のエッチング速度がSiN膜3のエッチング速度に
比べて大きいことから一括エッチングを行った場合、図
4に示すようにSiN膜3はテーパ状に加工されるもの
のエッチング速度の大きい上層膜のa−Si膜4は逆テ
ーパ形状となる。(なお、図4において1はガラス基
板、9はレジストを示す)このためソース電極を表示画
素電極と接続する場合に、このエッチング断面でカバレ
ッジ不良を生じ易く、ソース電極と表示画素電極の接続
不良(断線、高抵抗)が発生するという問題があった。
【0007】本発明の目的は、SiN膜、a−Si膜
(n形a−Si膜を含む)を一括してエッチングする工程
において下層膜SiNおよび上層膜a−Si双方ともに
テーパ状にエッチングする方法を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、図1および図2に示すような平行平板電
極型ドライエッチング装置を用いて、上層a−Si膜、
下層SiN膜の積層膜の一括エッチングを行ったもので
ある。
【0009】図1は2つのエッチング室を有するエッチ
ング装置であり、図2は1つのエッチング室を有するエ
ッチング装置である。図1および図2において、11は
第1のドライエッチング装置のエッチング室、21は第
2のドライエッチング装置のエッチング室、12・22
は各々のエッチング装置のアノード電極、13・23は
各々のエッチング装置のカソード電極、14・24は各
々のエッチング装置のプラズマを発生させるための高周
波電力、15は第1のドライエッチング装置のエッチン
グ室に送り込む第1のガス種、25は第2のドライエッ
チング装置のエッチング室に送り込む第2のガス種、3
0は搬送室、31はゲートバルブ、40は基板を示す。
【0010】図1の装置を用いた場合について以下述べ
る。a−Si膜のエッチングには、第1のエッチング室
11にて、少なくともフッ素(F)と塩素(Cl)を含む1
つ以上のガスから構成される第1のガス種15を用い、
かつ、基板を装置の高周波電源に接続されているカソー
ド電極13上に設置してエッチングを行い(反応性イオ
ンエッチング)、その後、基板40を搬送室30を経由
して、第2のエッチング室21に送る。
【0011】SiN膜のエッチングには、前記第2のエ
ッチング室21にて、少なくともフッ素(F)と酸素(O)
を含む1つ以上のガスから構成される第2のガス種25
を用い、かつ、基板40を装置の高周波電源24に接続
されていないアノード電極22上に設置してエッチング
(プラズマエッチング)を行ったものである。
【0012】図2の装置を用いた場合については、基板
40の移動は行わず、図2(b)に示すように第1のガ
ス種15でa−Si膜のエッチングが終了後、ガスを第
2のガス種25に切り替えて下層膜のSiNをエッチン
グしたものである。
【0013】
【作用】上層a−Si膜、下層SiN膜の積層膜の一括
エッチングにおいて、上層のa−Si膜のドライエッチ
ングにおいては、Si系エッチングの主ラジカルである
Fラジカルを生成するガス(例えばSF6)の他に形状制
御性に優れたClを含むガス(例えばCl2,BCl3)を
添加して反応性イオンエッチングを行い、予めa−Si
のエッチング加工断面にテーパ角にして30°〜60°
程度のテーパを付けておく。その後、下層SiN膜のド
ライエッチングにおいては、前記Fラジカルを生成する
ガス(例えばSF6)の他に後退エッチング性に優れたO2
ガスを添加しプラズマエッチングを行いSiN膜のエッ
チング加工断面にテーパ角にして20°〜30°程度の
テーパを付ける。
【0014】この時SiN膜エッチング時に、a−Si
膜の加工断面は予め付けておいたテーパ形状によって逆
テーパとはならない。このため、ソース電極と表示画素
電極の接続不良(断線、高抵抗)が発生せず歩留りが向上
する。
【0015】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図1から図3によ
り説明する。図1は本発明であるエッチング方法を行う
ための2つのエッチング室を有するドライエッチング装
置、図2は本発明であるエッチング方法を行うためのド
ライエッチング装置のもう一つの例、図3は本発明であ
るエッチング方法を用いて作製したTFTの断面図を示
す。
【0016】本発明は上層a−Si膜、下層SiN膜の
積層膜の一括エッチングにおいて、a−Si膜のエッチ
ングには第1のエッチング室で第1のガス種を用いてエ
ッチングを行い、SiN膜のエッチングには第2のエッ
チング室で第2のガス種を用いてエッチングを行うエッ
チング方法である。
【0017】本実施例で用いた第1のガス種はSF6
BCl3とした。エッチング条件はSF6:35sccm、B
Cl3:15sccm、圧力:10Pa、高周波電力:0.5
W/cm2とした。
【0018】また、第2のガス種はSF6とO2とした。
エッチング条件はSF6:50sccm、O2:20sccm、圧
力:10Pa、高周波電力:0.7W/cm2とした。
【0019】本発明のエッチング方法を用いて、図5に
示す構造のa−Si・TFTを以下の手順で作製した。
【0020】(1)ガラス基板1上に、スパッタリング
法によりCr膜を成膜し、通常のホトエッチング工程に
よりゲート電極2を形成する。
【0021】(2)プラズマCVD法によりゲート絶縁
層SiN膜3、半導体層a−Si膜4、オーミックコン
タクト層n形a−Si膜5を連続成膜する。
【0022】(3)その後、通常のホトリソグラフィ工
程でパターンを形成後本発明であるエッチング方法を用
いてエッチングを行う。図1の第1のエッチング室11
でSF6とBCl3の混合ガスにてa−Si膜の領域のみ
エッチングを行い、搬送室30により第2のエッチング
室21でSF6とO2の混合ガスにて残りのSiN膜の領
域をエッチングする。
【0023】(4)スパッタリング法によりITO膜を
成膜し、通常のホトエッチング工程により表示画素電極
8を形成する。
【0024】(5)スパッタリング法によりAl膜を成
膜し、通常のホトエッチング工程によりソース電極6、
ドレイン電極7を形成する。
【0025】(6)ソース電極6、ドレイン電極7をマ
スクにTFTチャネル上のn形a−Si膜をSF6とB
Cl3の混合ガスによるドライエッチングで除去する。
【0026】このようにしてa−Si・TFTを作製す
ることにより、a−Si/SiNの積層膜のエッチング
断面がテーパ形状となり図3のようなa−Si・TFT
を得ることができた。本実施例ではソース電極6と表示
画素電極8の接続状態が良好となる。よって、ソース・
表示画素電極間の接続状態に起因する不良がなくなりT
FTを平面上に多数並べたアクティブマトリクス基板作
製の際、歩留りを向上させることができた。
【0027】以上に記した実施例では、2つのエッチン
グ室を有するエッチング装置を用いたが、図2に示すよ
うな1つのエッチング室を有する装置を用いても構わな
い。
【0028】エッチングガスについてもFラジカル生成
用としてCF4等を用いても構わない。また、BCl3
かわりにCl2やHCl等を用いても構わない。
【0029】
【発明の効果】本発明によれば、a−Si・TFT作製
時のa−Si/SiN積層膜のドライエッチングにおい
て、テーパエッチングが可能となりエッチング加工断面
を乗り越える配線のステップカバレッジが良好となる。
これによりTFTのソース電極と表示画素電極間の断線
等の不良が激減し、結果としてTFTアクティブマトリ
クス基板の歩留りを向上させる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のドライエッチング方法に用いる2つの
エッチング室を有する装置の模式説明図である。
【図2】本発明のドライエッチング方法に用いる装置の
模式説明図である。
【図3】本発明のドライエッチング方法を用いて作製し
たa−Si・TFTの断面図である。
【図4】1つのガス種のみでエッチングした場合のa−
Si/SiN積層膜のエッチング加工断面形状を示す図
である。
【図5】一般的なa−Si・TFTの断面図である。
【符号の説明】
1…ガラス基板、 2…ゲート電極、 3…ゲート絶縁膜、 4…半導体膜、 5…リンをドーピングしたn形の半導体膜、 6…ソース電極、 7…ドレイン電極、 8…表示画素電極、 9…レジスト、 11…第1のエッチング室、 12…アノード電極、 13…カソード電極、 14…高周波電源、 15…第1のガス種、 21…第2のエッチング室、 22…アノード電極、 23…カソード電極、 24…高周波電源、 25…第2のガス種、 30…搬送室、 31…ゲートバルブ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 9056−4M H01L 29/78 311 Y (72)発明者 高橋 幹男 千葉県茂原市早野3300番地株式会社日立製 作所電子デバイス事業部内

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】窒化シリコン膜と該窒化シリコン膜上に積
    層した非晶質シリコン膜を、マスク材を用いて所望の形
    状に加工する工程において、前記積層膜を異なるガス種
    (例えば第1のガス種と第2のガス種)のドライエッチ
    ングを連続して行い加工することを特徴とする非晶質シ
    リコン膜のドライエッチング方法。
  2. 【請求項2】請求項1における第1のガス種として、少
    なくともフッ素(F)と塩素(Cl)を含む1つ以上のガス
    から構成されるガス系であり、第2のガス種として、少
    なくともフッ素(F)と酸素(O)を含む1つ以上のガスか
    ら構成されるガス系であり、第1のガス種、第2のガス
    種の順序でエッチングしたことを特徴とする非晶質シリ
    コン膜のドライエッチング方法。
  3. 【請求項3】請求項1において異なるガス種(例えば第
    1のガス種と第2のガス種)によるドライエッチングを
    異なるチャンバ(例えば第1のガス種は第1のチャン
    バ、第2のガス種は第2のチャンバ)内で連続して行う
    ことを特徴とする非晶質シリコン膜のドライエッチング
    方法。
  4. 【請求項4】請求項1において異なるガス種(例えば第
    1のガス種と第2のガス種)によるドライエッチングを
    同一のチャンバ内で連続して行うことを特徴とする非晶
    質シリコン膜のドライエッチング方法。
  5. 【請求項5】請求項1から5のいずれか1項に記載のド
    ライエッチングを、対向する2つの電極と該電極間にプ
    ラズマを発生させるための高周波を印加する電源を有す
    るエッチング装置で行うとき、前記積層膜の非晶質シリ
    コン膜のエッチングには前記高周波電源と結合された電
    極上に基板を設置して前記第1のガス種を用いてエッチ
    ングを行い、残りの窒化シリコン膜のエッチングには前
    記高周波電源と結合されていない接地された電極上に基
    板を設置して第2のガス種を用いてエッチングすること
    を特徴とする非晶質シリコン膜のドライエッチング方
    法。
  6. 【請求項6】絶縁性基板の上に、ゲート電極、ゲート絶
    縁層、半導体層、ソース・ドレイン電極と順次積層する
    構造の薄膜トランジスタにおいて、ゲート絶縁層窒化シ
    リコン膜と半導体層非晶質シリコン膜の積層膜エッチン
    グに、請求項1から請求項5のいずれか1項に記載のド
    ライエッチング方法を用いたことを特徴とする薄膜トラ
    ンジスタの製造方法。
JP5011794A 1994-03-22 1994-03-22 非晶質シリコン膜のドライエッチング方法及び薄膜トランジスタの製造方法 Pending JPH07263417A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100379897C (zh) * 2003-09-26 2008-04-09 Tdk股份有限公司 掩膜形成方法、掩膜形成用功能层、干蚀刻法及信息记录媒体制法

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CN100379897C (zh) * 2003-09-26 2008-04-09 Tdk股份有限公司 掩膜形成方法、掩膜形成用功能层、干蚀刻法及信息记录媒体制法

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