JPH1126451A - 絶縁膜成膜前処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 絶縁膜を剥離などの不具合が生じることなく
モリブデンまたはモリブデン合金配線上に被着できる絶
縁膜成膜前処理方法を得る。 【解決手段】 モリブデン膜またはモリブデン−タング
ステン合金膜からなるゲート配線５上に、ＳiＯx膜より
なる第１層間絶縁膜９を被着するに際し、その前処理工
程として、ゲート配線５を燐酸，塩酸または硫酸のいず
れかの溶液中に晒す。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、薄膜トランジスタ
(以下ＴＦＴと記す)アレイの絶縁膜形成前の処理方法に
関するもので、特に低抵抗で、微細化が可能なモリブデ
ンまたはモリブデン合金からなる配線上に安定に絶縁膜
を形成できる方法を提供し、薄膜トランジスタアレイの
製造歩留まり向上に著しく寄与するものである。

【０００２】

【従来の技術】図１は、従来からあるガラス基板上に多
結晶シリコン(Ｓi)膜を用いた薄膜トランジスタアレイ
の製造方法の一例を示したものである。

【０００３】まず、図１(ａ)において、ＳiＯx膜よりな
るアンダーコート２が形成されたガラス基板１上に、所
定のパターンの多結晶Ｓi膜３が形成されている。多結
晶Ｓi膜３上を含む基板全面に酸化シリコン(ＳiＯx)膜
よりなるゲート絶縁膜４を形成し、次いでゲート配線５
を構成するためのモリブデン(Ｍo)膜またはモリブデン
−タングステン合金(Ｍo・Ｗ)膜５a，５bを基板全面に
形成する。

【０００４】次に、図１(ｂ)に示すように、フォトリソ
グラフィにより所定の形状のゲート配線５に加工する。

【０００５】次に、図１(ｃ)に示すように、ＴＦＴを駆
動するための回路部及び画素電極のスイッチング素子を
形成するため、所定の領域にｐ型及びｎ型のトランジス
タが形成できるように、所定の領域にレジストパターン
６を形成する。

【０００６】そして、図１(ｄ)に示すように、前述のゲ
ート配線５とレジストパターン６をマスクとしてボロン
(Ｂ)またはリン(Ｐ)をそれぞれ選択的に注入する工程を
繰り返し、ｐ型半導体領域７およびｎ型半導体領域８を
それぞれ形成する。

【０００７】次に、図１(ｅ)に示すように、ＳiＯx膜よ
りなる第１層間絶縁膜９、透明導電膜よりなる画素電極
10、ＳiＯx膜よりなる第２層間絶縁膜11を順次形成した
後、ゲート配線５及び画素電極10上の一部を開口し、ア
ルミニウム(Ａl)とチタン(Ｔi)との積層膜からなるソー
ス・ドレイン配線12を形成する。その後窒化シリコン
(ＳiＮx)膜よりなるパッシベーション膜13の形成と、水
素雰囲気中での熱処理による半導体層の活性化を経て多
結晶ＳiＴＦＴアレイが完成する。

【０００８】図２は、別の従来例のＴＦＴの構造および
その製造方法を示したものである。まず、図２(ａ)に示
すように、ガラス基板21上にモリブデン(Ｍo)膜または
モリブデン−タングステン合金(Ｍo・Ｗ)膜からなるゲ
ート電極22を形成する。

【０００９】次に、図２(ｂ)に示すように、ＴＦＴの主
材料であるＳiＮxやＳiＯxなどからなるゲート絶縁膜2
3、アモルファスシリコン(ａ-Ｓi)半導体層24、および
ソース、ドレイン電極−半導体層間でオーミック接触を
得るための

【００１０】

【外１】

【００１１】をプラズマＣＶＤ法により連続的に成膜
し、ＴＦＴを形成するところ以外の

【００１２】

【外２】

【００１３】をフォトリソグラフィ技術によりエッチン
グ除去し、画素電極26を形成する。

【００１４】次に、図２(ｃ)に示すように、ゲート絶縁
膜23の一部を開口して、ゲート電極22の一部を露出さ
せ、ＴiとＡlとの積層膜からなるソース・ドレイン電極
27ａ，27ｂおよびバス配線27ｃを形成し、ＴＦＴのチャ
ンネル部(24)上の

【００１５】

【外３】

【００１６】を除去してＴＦＴが完成する。

【００１７】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術では、図
１(ｅ)または図２(ｂ)に示すように、第１層間絶縁膜９
またはゲート絶縁膜23を成膜する際に、通常成膜する前
処理として基板を水または希フッ酸により洗浄する工程
があるが、絶縁膜が剥離するという不具合が発生した。
また、図１(ｅ)あるいは図２(ｃ)に示すように、ゲート
配線５またはゲート電極22上の絶縁膜の一部をＢＨＦに
より開口する際に、絶縁膜とゲート配線との界面付近の
ゲート絶縁膜が異常にエッチングされ、開口部が大きく
拡大するという問題が発生した。この問題は特に絶縁膜
を常圧化学気相堆積法により形成した時に顕著であっ
た。

【００１８】したがって、本発明の目的は、モリブデン
またはモリブデン合金からなる配線上に剥離等の不具合
を発生させることなく絶縁膜を被着することのできる絶
縁膜成膜前処理方法を提供することである。

【００１９】

【課題を解決するための手段】そこで、上記目的を達成
するための、請求項１に記載の発明は、モリブデンまた
はモリブデン合金からなる配線が形成された基板上に絶
縁膜を成膜する前に、燐酸，塩酸または硫酸のいずれか
の溶液中に前記配線表面を晒すことを特徴とするもので
ある。

【００２０】上記方法によれば、剥離することなく絶縁
膜を被着でき、さらに配線上の絶縁膜の一部を開口する
工程において、開口部が拡大するという不具合を抑制す
ることができる。

【００２１】また、請求項２に記載の発明は、モリブデ
ンまたはモリブデン合金からなる配線が形成された基板
上に絶縁膜を成膜する前に、酸素プラズマ中に前記配線
表面を晒すことを特徴とするものである。

【００２２】この方法によっても、剥離することなく絶
縁膜を被着でき、さらに配線上の絶縁膜の一部を開口す
る工程において、開口部が拡大するという不具合を抑制
することができる。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施の形態につ
いて、図面を参照して詳細に説明する。ここでは、多結
晶ＳiＴＦＴアレイ、またはａ-ＳiＴＦＴアレイの製造
における絶縁膜成膜の前処理方法として説明する。

【００２４】(実施の形態１)図１に示した多結晶Ｓiの
薄膜トランジスタアレイの製造工程において、第１の層
間絶縁膜９を常圧化学気相堆積法により成膜する際に、
成膜する前に燐酸と水の混合容積比が16：３の溶液に基
板を１分間浸漬し、さらにこの溶液を十分洗い流すため
に水洗した後に第１の層間絶縁膜を被着した。この結
果、被着後に絶縁膜が剥離するという不具合はなくなっ
た。また、図１(ｅ)に示すゲート電極上の開口部をＢＨ
Ｆによりエッチングして形成する際に、開口部が拡大す
るという不具合も発生しなかった。

【００２５】このように、本発明により不具合を防止す
ることができる理由として次のように考えられる。即
ち、従来の絶縁膜を成膜する前に水洗あるいは希フッ酸
で洗浄した場合、洗浄後のＭoの表面に形成される自然
酸化膜が極めて劣悪で水溶性のため、その上に絶縁膜が
形成されても自然酸化膜に起因して剥離が生ずるものと
考えれる。また、開口部を形成する工程では、エッチン
グ液がＭoと絶縁膜の界面に到達した瞬間、自然酸化膜
沿いにエッチング液が浸入して開口部が拡大すると考え
られる。一方、本発明の方法によれば、Ｍoの表面に良
質な酸化膜(不動体膜)が形成されるため、剥離等の不具
合が防止できると考えられる。

【００２６】(実施の形態２)次に、ａ-ＳiＴＦＴアレイ
の製造における絶縁膜成膜の前処理方法について説明す
る。図２に示したａ-ＳiＴＦＴアレイの製造方法におい
て、ゲート絶縁膜23をプラズマ化学気相堆積法により成
膜する前に、燐酸と水の混合容積比が16：３の溶液に基
板を１分間浸漬し、さらにこの溶液を十分洗い流すため
に水洗した後にゲート絶縁膜を被着した。この結果、被
着後に絶縁膜が剥離するという不具合はなくなった。ま
た、図２(ｃ)に示すゲート電極22上の開口部をＢＨＦに
よりエッチングして形成する際に、開口部が拡大すると
いう不具合も発生しなかった。

【００２７】なお、上述の実施形態では燐酸と水の混合
液を用いたが、水の容積比はゼロから燐酸：水が１：１
まで同等の効果が得られた。さらに、燐酸の代わりに硫
酸または塩酸でも同等の効果が得られた。

【００２８】(実施の形態３)上記実施の形態１，２にお
ける燐酸と水の混合溶液による前処理に代えて、第１の
層間絶縁膜９を常圧化学気相堆積法により成膜する前
に、基板を平行平板電極を用いた酸素プラズマに１分間
晒して被着し、あるいは、ゲート絶縁膜23をプラズマ化
学気相堆積法により成膜する前に、基板を平行平板電極
を用いた酸素プラズマに１分間晒して被着した。酸素プ
ラズマは圧力300ｍＴorr、放電電力１ｋＷで発生させ
た。この結果、上記実施の形態１，２と同様に、被着後
に絶縁膜が剥離したり、あるいは開口部が拡大するとい
った不具合は発生しなかった。

【００２９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
モリブデンまたはモリブデン合金の配線上に絶縁膜を形
成するに際し、その前処理として、基板を燐酸，塩酸ま
たは硫酸のいずれかの溶液中に晒すことにより、あるい
は基板を酸素プラズマ中に晒すことにより、被着強度の
強い絶縁膜を形成することができ、さらに配線上の絶縁
膜の一部を開口する際、開口部が拡大するという不具合
を抑制することができ、その結果、薄膜トランジスタア
レイの製造歩留まりが向上するという効果を奏するもの
である。

【図面の簡単な説明】

【図１】多結晶Ｓi膜を用いた薄膜トランジスタの製造
工程の断面図である。

【図２】ａ-Ｓi膜を用いた薄膜トランジスタの製造工程
の断面図である。

【符号の説明】

１，21…ガラス基板、 ３…多結晶Ｓi膜、 ４，23…
ゲート絶縁膜、 ５…ゲート配線、 ６…レジストパタ
ーン、 ９…第１の層間絶縁膜、 10，26…画素電極、
11…第２の層間絶縁膜、 12…ソース・ドレイン配
線、 13…パッシベーション膜、 22…ゲート電極、
24…ａ-Ｓi半導体層、

【外４】 27a，27b…ソース・ドレイン電極、 27c…バス配線。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 藤原 貴 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 モリブデンまたはモリブデン合金からな
   る配線が形成された基板上に絶縁膜を成膜する前に、燐
   酸，塩酸または硫酸のいずれかの溶液中に前記配線表面
   を晒すことを特徴とする絶縁膜成膜前処理方法。
2. 【請求項２】 モリブデンまたはモリブデン合金からな
   る配線が形成された基板上に絶縁膜を成膜する前に、酸
   素プラズマ中に前記配線表面を晒すことを特徴とする絶
   縁膜成膜前処理方法。
3. 【請求項３】 絶縁膜成膜の方法が常圧化学気相堆積法
   であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載
   の絶縁膜成膜前処理方法。