JPH11274514A - Manufacture of thin film transistor - Google Patents

Manufacture of thin film transistor

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JPH11274514A
JPH11274514A JP11023336A JP2333699A JPH11274514A JP H11274514 A JPH11274514 A JP H11274514A JP 11023336 A JP11023336 A JP 11023336A JP 2333699 A JP2333699 A JP 2333699A JP H11274514 A JPH11274514 A JP H11274514A
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JP
Japan
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amorphous silicon
silicon layer
forming
molybdenum
electrode
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JP11023336A
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Japanese (ja)
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Shunki Ryu
春 基 柳
Munshaku Ko
▲ムン▼ 杓 洪
Shoko Kin
湘 甲 金
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Samsung Electronics Co Ltd
Original Assignee
Samsung Electronics Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To improve characteristics of a thin film transistor used for a liquid crystal display. SOLUTION: A manufacturing step includes a step for forming a gate electrode on a substrate, a step for forming a gate insulating film covering the gate electrode, a step for forming an amorphous silicon layer on the gate insulating film, a step for forming a doped amorphous silicon layer on the amorphous silicon layer, a step for forming a source electrode and a drain electrode on both sides of the amorphous silicon layer on the doped amorphous silicon layer, a step for treating the doped amorphous silicon layer in a dry etching step, and a step for carrying out an oxygen plasma step.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、薄膜トランジスタ
液晶表示装置の製造方法に関する
The present invention relates to a method for manufacturing a thin film transistor liquid crystal display.

【0002】[0002]

【従来の技術】最近、平板表示装置の一つとして人気を
集めている薄膜トランジスタ液晶表示装置は、水素化さ
れた非晶質シリコン層を薄膜トランジスタの半導体層と
して用い、非晶質シリコン層とその上に形成されるソー
ス及びドレイン電極との接触抵抗を減らすための抵抗接
触層としてn型の高濃度にドーピングされた非晶質シリ
コン層を用いる。エッチバック型の薄膜トランジスタの
場合、通常、ソース電極とドレイン電極をマスクにして
ドーピングされた非晶質シリコン層をエッチングし、こ
の過程でソース電極とドレイン電極が共に削られてしま
うという問題点があった。
2. Description of the Related Art Recently, a thin film transistor liquid crystal display device, which has been gaining popularity as one of flat panel display devices, uses a hydrogenated amorphous silicon layer as a semiconductor layer of a thin film transistor. An n-type heavily doped amorphous silicon layer is used as a resistance contact layer for reducing the contact resistance with the source and drain electrodes formed in the semiconductor device. In the case of an etch-back type thin film transistor, the doped amorphous silicon layer is usually etched using the source electrode and the drain electrode as a mask, and both the source electrode and the drain electrode are etched in this process. Was.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】このような問題点を解
決するために、ソース電極とドレイン電極の形成の際に
用いられるフォトレジストパターンをマスクにしてドー
ピングされた非晶質シリコン層をエッチングし、フォト
レジストパターンを後に除去する方法を用いることがで
きる。しかしながら、この場合、硬化したフォトレジス
トパターンを除去する過程で非晶質シリコン層が影響を
受けることにより、薄膜トランジスタの特性が低下する
という他の問題点があった。
In order to solve such a problem, a doped amorphous silicon layer is etched using a photoresist pattern used for forming a source electrode and a drain electrode as a mask. Alternatively, a method of removing the photoresist pattern later can be used. However, in this case, there is another problem that the characteristics of the thin film transistor are deteriorated because the amorphous silicon layer is affected in the process of removing the cured photoresist pattern.

【0004】本発明は、前記に鑑みてなされたもので、
その目的は、液晶表示装置に用いられる薄膜トランジス
タの特性を向上させることにある。
[0004] The present invention has been made in view of the above,
The purpose is to improve the characteristics of a thin film transistor used for a liquid crystal display device.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明は、薄膜トランジスタの抵抗接触層として用
いられるドーピングされた非晶質シリコン層を乾式エッ
チングした後、酸素またはヘリウムプラズマ工程を実施
する。
In order to achieve the above object, the present invention provides a method for performing an oxygen or helium plasma process after dry-etching a doped amorphous silicon layer used as a resistance contact layer of a thin film transistor. I do.

【0006】ここで、乾式エッチングマスクとして用い
るソース電極とドレイン電極とを含むデータ配線がモリ
ブデンまたはモリブデン合金である場合にはヘリウムプ
ラズマ工程を実施し、データ配線がアルミニウムまたは
アルミニウム合金である場合には酸素プラズマ工程を実
施する。
Here, when the data wiring including the source electrode and the drain electrode used as a dry etching mask is made of molybdenum or a molybdenum alloy, a helium plasma process is performed, and when the data wiring is made of aluminum or an aluminum alloy, An oxygen plasma process is performed.

【0007】ドーピングされた非晶質シリコン層をエッ
チングした後には、真空状態を変化させずに原位置のま
ま(in-situ)でヘリウムまたは酸素プラズマ処理を施
すことにより、薄膜トランジスタの特性が低下すること
を防止したりアルミニウムまたはアルミニウム合金の腐
食を防止する。
After etching the doped amorphous silicon layer, the helium or oxygen plasma treatment is performed in-situ without changing the vacuum state, thereby deteriorating the characteristics of the thin film transistor. To prevent corrosion of aluminum or aluminum alloy.

【0008】ドーピングされた非晶質シリコン層を乾式
エッチングする時には、ハロゲン化水素気体とCF4
CHF3、CHClF2、CH3F及びC26のうちの少
なくとも一つの気体を用いるのが好ましく、特にHCl
+CF4気体を用いるのが好ましい。
When dry-etching the doped amorphous silicon layer, hydrogen halide gas and CF 4 ,
It is preferable to use at least one gas of CHF 3 , CHClF 2 , CH 3 F and C 2 F 6 , especially HCl
It is preferable to use + CF 4 gas.

【0009】また、データ配線がモリブデンまたはモリ
ブデン合金である場合には、酸素を追加した乾式エッチ
ング用の気体としてHCl+CF4+O2を用いて薄膜ト
ランジスタの特性が低下することを防止する。
When the data wiring is made of molybdenum or a molybdenum alloy, HCl + CF 4 + O 2 is used as a dry etching gas to which oxygen is added to prevent the deterioration of the characteristics of the thin film transistor.

【0010】ドーピングされた非晶質シリコン層は、ソ
ース電極とドレイン電極またはソース電極とドレイン電
極とを形成するためのフォトレジストパターンをマスク
にしてエッチングすることができる。
[0010] The doped amorphous silicon layer can be etched using a photoresist pattern for forming a source electrode and a drain electrode or a source electrode and a drain electrode as a mask.

【0011】[0011]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例について図
面に基づいて詳細に説明する。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.

【0012】最初に、本発明の第1実施例による薄膜ト
ランジスタ基板の構造について説明する。図1は本発明
の第1実施例による薄膜トランジスタ基板の配置図であ
り、図2乃至図4はそれぞれ図1のII−II′、III-II
I′、IV-IV′線に沿って示した断面図である。基板10
上にはゲート線20及びその分枝であるゲート電極2
1、そしてゲート線20の端部に形成されているゲート
パッド22からなるゲートパターンが形成されている。
ゲート電極21及びゲートパッド22はそれぞれ下層の
クロム膜211、221と上層のアルミニウム−ネオジ
ム合金膜212、222とからなっており、ゲートパッ
ド部分の上層のアルミニウム−ネオジム合金膜222は
除去されている。図面には示されていないが、ゲート線
20もまたクロム膜とアルミニウム−ネオジム合金膜の
二重膜で形成されている。ここで、ゲートパッド22は
外部からの走査信号をゲート線20に伝達する。
First, the structure of a thin film transistor substrate according to a first embodiment of the present invention will be described. FIG. 1 is a layout view of a thin film transistor substrate according to a first embodiment of the present invention, and FIGS. 2 to 4 are II-II 'and III-II of FIG.
FIG. 4 is a sectional view taken along lines I ′ and IV-IV ′. Substrate 10
Above the gate line 20 and the gate electrode 2 which is a branch thereof
1, and a gate pattern including a gate pad 22 formed at an end of the gate line 20 is formed.
The gate electrode 21 and the gate pad 22 are composed of lower chromium films 211 and 221 and upper aluminum-neodymium alloy films 212 and 222, respectively, and the upper aluminum-neodymium alloy film 222 of the gate pad portion is removed. . Although not shown in the drawing, the gate line 20 is also formed of a double film of a chromium film and an aluminum-neodymium alloy film. Here, the gate pad 22 transmits an external scanning signal to the gate line 20.

【0013】ゲートパターン20、21、22上にはゲ
ート絶縁膜30が形成されており、このゲート絶縁膜3
0はゲートパッド22の下層のクロム膜221を露出す
る接触孔72を有している。ゲート電極21の上部のゲ
ート絶縁膜30上には水素化された非晶質シリコン層4
0及びn+型の不純物で高濃度にドーピングされ水素化
された非晶質シリコン層51、52がゲート電極21を
中心にして両側に形成されている。
A gate insulating film 30 is formed on the gate patterns 20, 21 and 22.
0 has a contact hole 72 exposing the chromium film 221 under the gate pad 22. A hydrogenated amorphous silicon layer 4 is formed on the gate insulating film 30 above the gate electrode 21.
Amorphous silicon layers 51 and 52 which are heavily doped with 0 and n + -type impurities and are hydrogenated are formed on both sides of the gate electrode 21.

【0014】ゲート絶縁膜30上にはまた、縦にデータ
線60が形成されており、その一端部にはデータパッド
63が形成されて下部からの画像信号を伝達する。デー
タ線60の分枝であるソース電極61がドーピングされ
た非晶質シリコン層51上に形成されており、ソース電
極61の向い側に位置したドーピングされた非晶質シリ
コン層52上にはドレイン電極62が形成されている。
データ線60、ソース電極及びドレイン電極61、6
2、データパッド63を含むデータパターンはモリブデ
ン−タングステン合金膜からなっている。
A data line 60 is also formed vertically on the gate insulating film 30, and a data pad 63 is formed at one end thereof to transmit an image signal from below. A source electrode 61, which is a branch of the data line 60, is formed on the doped amorphous silicon layer 51, and a drain electrode is formed on the doped amorphous silicon layer 52 located on the opposite side of the source electrode 61. An electrode 62 is formed.
Data line 60, source electrode and drain electrode 61, 6
2. The data pattern including the data pad 63 is made of a molybdenum-tungsten alloy film.

【0015】データパターン60、61、62、63及
びこのデータパターンで覆えない非晶質シリコン層40
上には保護膜70が形成されており、この保護膜70に
はゲートパッド22の下層のクロム膜221、ドレイン
電極62、データパッド63を露出する接触孔72、7
1、73がそれぞれ形成されている。
The data patterns 60, 61, 62, 63 and the amorphous silicon layer 40 which cannot be covered by the data patterns
A protective film 70 is formed thereon. The protective film 70 has contact holes 72 and 7 exposing the chrome film 221 under the gate pad 22, the drain electrode 62 and the data pad 63.
1 and 73 are respectively formed.

【0016】最後に、保護膜70上には、接触孔71を
通じてドレイン電極62と連結され、かつITOで作ら
れた画素電極80と、露出したゲートパッド22の下層
のクロム膜221と接続されて外部からの信号をゲート
線20に伝達するゲートパッド用ITO電極81と、デ
ータパッド63と接続されて外部からの信号をデータ線
60に伝達するデータパッド用ITO電極82とが形成
されている。
Finally, the protective film 70 is connected to the drain electrode 62 through the contact hole 71 and is connected to the pixel electrode 80 made of ITO and the chrome film 221 under the exposed gate pad 22. A gate pad ITO electrode 81 for transmitting an external signal to the gate line 20 and a data pad ITO electrode 82 connected to the data pad 63 and transmitting an external signal to the data line 60 are formed.

【0017】以下、図1乃至図4に示したような薄膜ト
ランジスタ基板の製造方法について説明する。図5A乃
至図8Cは本発明の実施例による薄膜トランジスタ基板
の製造方法を示した断面図である。図面番号で添付符号
A、B、Cはそれぞれ薄膜トランジスタ部分、ゲートパ
ッド部分及びデータパッド部分を示す。本実施例で提示
する製造方法は5枚のマスクを利用した製造方法であ
る。
Hereinafter, a method of manufacturing the thin film transistor substrate as shown in FIGS. 1 to 4 will be described. 5A to 8C are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a thin film transistor substrate according to an embodiment of the present invention. Reference numerals A, B, and C in the drawing numbers indicate a thin film transistor portion, a gate pad portion, and a data pad portion, respectively. The manufacturing method presented in this embodiment is a manufacturing method using five masks.

【0018】まず、図5A乃至図5Cに示したように、
透明な絶縁基板10上にクロムとアルミニウム−ネオジ
ム合金を順に積層し、第1マスクを用いて写真エッチン
グしてゲート線(図示しない)、ゲート電極21及びゲ
ートパッド22を含む二重膜のゲートパターンを形成す
る。
First, as shown in FIGS. 5A to 5C,
Chromium and aluminum-neodymium alloy are sequentially laminated on a transparent insulating substrate 10 and photo-etched using a first mask to form a double-layer gate pattern including a gate line (not shown), a gate electrode 21 and a gate pad 22. To form

【0019】ゲートパターンはモリブデン、モリブデン
−タングステン合金などで形成することも可能であり、
アルミニウムまたはアルミニウム合金のうちの一つの物
質と、モリブデンまたはモリブデン−タングステン合金
のうちの一つの物質とからなる二重膜またはクロムとア
ルミニウムとの二重膜で形成することも可能である。
The gate pattern can be formed of molybdenum, molybdenum-tungsten alloy, or the like.
It is also possible to form a double film of one of aluminum or an aluminum alloy and one of molybdenum or a molybdenum-tungsten alloy, or a double film of chromium and aluminum.

【0020】図6Aに示したように、窒化シリコンから
なるゲート絶縁膜30、水素化された非晶質シリコン層
40及びn型の不純物で高濃度にドーピングされ水素化
された非晶質シリコン層50を順に積層した後、ドーピ
ングされた非晶質シリコン層50及び非晶質シリコン層
40を第2マスクを用いて写真エッチングする。この
時、ゲート絶縁膜30は全面にわたって形成されるの
で、図6B及び図6Cに示したように、ゲートパッド部
分とデータパッド部分もゲート絶縁膜30で覆われるよ
うになる。
As shown in FIG. 6A, a gate insulating film 30 made of silicon nitride, a hydrogenated amorphous silicon layer 40, and a hydrogenated amorphous silicon layer heavily doped with n-type impurities. Then, the doped amorphous silicon layer 50 and the amorphous silicon layer 40 are photo-etched using the second mask. At this time, since the gate insulating film 30 is formed over the entire surface, the gate pad portion and the data pad portion are also covered with the gate insulating film 30, as shown in FIGS. 6B and 6C.

【0021】図7A乃至図7Cに示したように、ドーピ
ングされた非晶質シリコン層50上にモリブデンまたは
モリブデン−タングステン合金などの金属膜を積層した
後、第3マスクを用いて湿式エッチングしてデータ線
(図示しない)、ソース電極61及びドレイン電極6
2、データパッド63を含むデータパターンを形成す
る。
As shown in FIGS. 7A to 7C, a metal film such as molybdenum or a molybdenum-tungsten alloy is stacked on the doped amorphous silicon layer 50, and then wet-etched using a third mask. Data line (not shown), source electrode 61 and drain electrode 6
2. A data pattern including the data pad 63 is formed.

【0022】データパターンはクロム、タンタル、アル
ミニウム、アルミニウム合金など種々の導電物質からな
ることができ、クロムとモリブデンまたはモリブデン合
金のうちの一つを組合わせた二重膜で形成することも可
能である。
The data pattern can be made of various conductive materials such as chromium, tantalum, aluminum, and aluminum alloy, and can be formed of a double film combining chromium and molybdenum or one of molybdenum alloys. is there.

【0023】次いで、ソース/ドレイン電極61、62
をマスクにして、露出しているドーピングされた非晶質
シリコン層50をプラズマ乾式エッチングして、ゲート
電極21を中心にして両側に分離させる一方、ドーピン
グされた両側の非晶質シリコン層51、52間の非晶質
シリコン層40を露出させる。
Next, source / drain electrodes 61, 62
Using the mask as a mask, the exposed doped amorphous silicon layer 50 is plasma dry-etched to separate both sides around the gate electrode 21, while the doped amorphous silicon layers 51 on both sides are The amorphous silicon layer 40 between 52 is exposed.

【0024】この時、データパターンをアルミニウムま
たはアルミニウム合金を用いて形成する場合、露出する
ゲート絶縁膜30とデータパターン60、61、62、
63とに対するドーピングされた非晶質シリコン層50
のエッチング選択比が優秀で、ドーピングされた非晶質
シリコン層50と非晶質シリコン層40に対するエッチ
ング速度を制御するためには、フッ化物気体(SF6
CF4など)と塩化物気体(HCl、Cl2など)との混
合気体を用いる。しかし、このような気体、特に塩化物
気体を用いる場合、ドーピングされた非晶質シリコン層
をエッチングする時、アルミニウムまたはアルミニウム
合金の表面が露出することにより、塩化物気体が残留し
たり接触してアルミニウムまたはアルミニウム合金を腐
食させるため、配線が断線する可能性が高くなる。この
ような問題点を改善するために酸素プラズマ工程を適用
するのが好ましい。
At this time, when the data pattern is formed using aluminum or an aluminum alloy, the exposed gate insulating film 30 and the data patterns 60, 61, 62,
63 and doped amorphous silicon layer 50
In order to control the etching rate for the doped amorphous silicon layer 50 and the amorphous silicon layer 40, a fluoride gas (SF 6 ,
A mixed gas of CF 4 or the like and a chloride gas (HCl, Cl 2 or the like) is used. However, when such a gas, especially a chloride gas, is used, when the doped amorphous silicon layer is etched, the surface of the aluminum or aluminum alloy is exposed, so that the chloride gas remains or contacts. Corrosion of aluminum or aluminum alloy increases the possibility of disconnection of the wiring. In order to solve such problems, it is preferable to apply an oxygen plasma process.

【0025】図9は乾式エッチング用気体に対するアル
ミニウムまたはアルミニウム合金からなる配線の腐食を
示した図表である。図9に示したように、乾式エッチン
グ用気体としてCl2+SF6、HCl+SF6、HCl
+CF4のみを適用する場合には腐食が発生することを
表し、乾式エッチング用気体としてCl2+SF6を用い
て酸素プラズマを適用した結果、腐食が発生しないこと
を表している。
FIG. 9 is a table showing the corrosion of the wiring made of aluminum or aluminum alloy with respect to the dry etching gas. As shown in FIG. 9, Cl 2 + SF 6 , HCl + SF 6 , and HCl are used as dry etching gases.
When only + CF 4 is applied, it indicates that corrosion occurs, and as a result of applying oxygen plasma using Cl 2 + SF 6 as a dry etching gas, no corrosion occurs.

【0026】このような結果から、塩化物気体を含む乾
式エッチング用気体として用いる場合、酸素プラズマ工
程を実施することによってアルミニウムまたはアルミニ
ウム合金の腐食を防止することができることがわかる。
この時、酸素プラズマ工程において、CH4、SF6、C
26、CHF3、C28などの気体を微量含めることが
可能である。
From these results, it can be seen that when used as a dry etching gas containing a chloride gas, corrosion of aluminum or aluminum alloy can be prevented by performing an oxygen plasma process.
At this time, in the oxygen plasma process, CH 4 , SF 6 , C
A gas such as 2 F 6, CHF 3, C 2 F 8 can be included trace amounts.

【0027】図10及び図11は酸素プラズマ工程を実
施した場合の薄膜トランジスタの電圧−電流の特性を示
したグラフである。ここで、酸素プラズマ工程を適用す
る際の電力はそれぞれ500、800、1000wat
tsであり、圧力はそれぞれ400、600,800、
1000mTorrである。
FIGS. 10 and 11 are graphs showing voltage-current characteristics of the thin film transistor when the oxygen plasma process is performed. Here, the electric power when applying the oxygen plasma process is 500, 800, and 1000 watts, respectively.
ts, and the pressures are 400, 600, 800, respectively.
1000 mTorr.

【0028】図10及び図11に示したように、酸素プ
ラズマ処理を施した場合、オフ電流Ioffは0.2p
A以下であり、オン電流Ionは2.0〜2.2μA間
で測定され、降伏電圧Vthは3〜3.7V間で測定さ
れ、勾配は99〜101範囲内で測定された。
As shown in FIGS. 10 and 11, when the oxygen plasma treatment is performed, the off current Ioff is 0.2 p.
A, the on-state current Ion was measured between 2.0 and 2.2 μA, the breakdown voltage Vth was measured between 3 and 3.7 V, and the slope was measured within the range of 99-101.

【0029】従って、図9乃至図11の結果から、酸素
プラズマ工程を適用する場合、アルミニウムまたはアル
ミニウム合金からなる配線の腐食を防止して配線の断線
を防ぐことができ、薄膜トランジスタの特性が低下しな
い条件で良好な結果が測定されることがわかる。
Therefore, from the results shown in FIGS. 9 to 11, when the oxygen plasma process is applied, the wiring made of aluminum or an aluminum alloy can be prevented from being corroded and the wiring can be prevented from being disconnected, and the characteristics of the thin film transistor do not deteriorate. It can be seen that good results are measured under the conditions.

【0030】このように、データパターンをマスクにし
てドーピングされた非晶質シリコン層をエッチングし、
乾式エッチングの際にアルミニウムまたはアルミニウム
合金の腐食を防止するために酸素プラズマ工程を適用す
る方法は、平面駆動方式を適用する液晶表示装置、すな
わち、二つの基板のうち、一つの基板に形成された共通
電極及び画素電極を利用して液晶を駆動する液晶表示装
置の製造方法にも同様に適用される。また、アルミニウ
ムまたはアルミニウム合金を含む二重膜でデータパター
ンを形成する場合においても同様に適用することができ
る。ここで、酸素プラズマ工程は原位置のまま(in-sit
u)で実施する。
As described above, the doped amorphous silicon layer is etched using the data pattern as a mask,
A method of applying an oxygen plasma process to prevent corrosion of aluminum or an aluminum alloy during dry etching is based on a liquid crystal display device employing a planar driving method, that is, a method of forming a substrate on one of two substrates. The present invention is similarly applied to a method for manufacturing a liquid crystal display device that drives liquid crystal using a common electrode and a pixel electrode. Further, the present invention can be similarly applied to a case where a data pattern is formed by a double film containing aluminum or an aluminum alloy. Here, the oxygen plasma process is performed in-situ (in-sit
u).

【0031】また、データパターンをモリブデンまたは
モリブデン−タングステン合金を用いて形成する場合、
ドーピングされた非晶質シリコン層50をエッチングす
るための乾式エッチング用気体はモリブデンやモリブデ
ン−タングステン合金膜を容易にエッチングするので、
これのエッチング速度が100Å/min以下となるよ
うにエッチング用気体を選択しなければならない。ハロ
ゲン化水素気体とCF 4、CHF3、CHClF2、CH3
F及びC26のうちの少なくとも一つの気体がこれに適
合し、特にCF4+HCl気体を用いるのが好ましい。
Further, the data pattern may be made of molybdenum or
When formed using a molybdenum-tungsten alloy,
Etching the doped amorphous silicon layer 50
For dry etching is molybdenum or molybdenum
N-tungsten alloy film is easily etched,
The etching rate will be 100 ° / min or less.
Thus, the etching gas must be selected. Halo
Hydrogen gas and CF Four, CHFThree, CHClFTwo, CHThree
F and CTwoF6At least one of the gases
And especially CFFourIt is preferable to use + HCl gas.

【0032】図12は常圧下で耐火性金属ハロゲン化物
の揮発及び昇華温度を示した図表であり、図13は本発
明の第1実施例による薄膜トランジスタの製造方法のう
ちの乾式エッチング用気体に対するモリブデン−タング
ステン合金のエッチング速度を示した図表である。図1
2でsと示したものは昇華温度である。
FIG. 12 is a table showing the volatilization and sublimation temperatures of the refractory metal halide under normal pressure, and FIG. 13 is a diagram showing a method of manufacturing a thin film transistor according to the first embodiment of the present invention. 4 is a table showing an etching rate of a tungsten alloy. FIG.
What is indicated by s in 2 is the sublimation temperature.

【0033】ソース/ドレイン電極をマスクにしてドー
ピングされた非晶質シリコン層をエッチングする工程で
は、ドーピングされた水素化非晶質シリコン(n+ a-S
i:H)と水素化非晶質シリコン(intrinsic a-Si:H )
に対する十分なエッチング速度を確保しながら、非晶質
シリコン層の下部膜である窒化シリコンなどからなるゲ
ート絶縁膜との十分な選択比を持たせるためには、フッ
化物気体(SF6、CF4など)と塩化物気体(HCl、
Cl2など)との混合気体を用いなければならない。し
かし、図12に示したように、耐化学性金属であるモリ
ブデンやタングステンのハロゲン化合物であるWF6
WCl6、MoF6、MoCl5または酸化ハロゲン化合
物であるWOF4、WOCl4、MoOF4、MoOCl4
の揮発温度や昇華温度が低いため、非晶質シリコンがエ
ッチングされる間に相当量のモリブデン−タングステン
合金膜が同時にエッチングされることにより、エッチン
グ量のモニタリングが不可能となり、エッチングチャン
バを汚染させて異物質(particle)が発生するなどの現
象が生じる。一方、ハロゲン化シリコンSiF4、Si
Cl4の揮発温度は−85度と60度であって非常に低
く、ハロゲン化アルミニウムAlF3、AlCl3の場合
は昇華温度が1290度と180度という高い温度であ
る。
In the step of etching the doped amorphous silicon layer using the source / drain electrodes as masks, the doped hydrogenated amorphous silicon (n + aS
i: H) and hydrogenated amorphous silicon (intrinsic a-Si: H)
In order to ensure a sufficient selectivity with respect to a gate insulating film made of silicon nitride or the like, which is a lower film of the amorphous silicon layer, while ensuring a sufficient etching rate with respect to the fluoride gas (SF 6 , CF 4 Etc.) and chloride gas (HCl,
Must be used a mixed gas of Cl 2, etc.). However, as shown in FIG. 12, WF 6 , which is a halogen compound of molybdenum or tungsten, which is a chemically resistant metal,
WCl 6 , MoF 6 , MoCl 5 or WOF 4 , WOCl 4 , MoOF 4 , MoOCl 4 which is a halogen oxide compound
Since the evaporation temperature and sublimation temperature are low, a considerable amount of molybdenum-tungsten alloy film is simultaneously etched during the etching of amorphous silicon. Phenomena such as generation of foreign substances (particles) occur. On the other hand, silicon halide SiF 4 , Si
The volatilization temperature of Cl 4 is −85 ° C. and 60 ° C., which is very low. In the case of aluminum halide AlF 3 and AlCl 3 , the sublimation temperature is as high as 1290 ° C. and 180 ° C.

【0034】図13に示したように、乾式エッチング用
気体としてHCl+SF6を用いる場合、200〜61
0Å/min程度のエッチング速度でデータパターン6
1、62のモリブデン合金が多量にエッチングされ、C
2+SF6を用いる場合には150〜320Å/min
程度のエッチング速度を表した。
As shown in FIG. 13, when HCl + SF 6 is used as a dry etching gas, 200 to 61
Data pattern 6 at an etching rate of about 0 ° / min
A large amount of molybdenum alloys 1 and 62 are etched,
150 to 320 ° / min when using l 2 + SF 6
Expressed the etching rate of the order.

【0035】水素化非晶質シリコンはフッ素と塩素プラ
ズマ工程で共に揮発性の高い物質を形成することができ
るが、図12に示したように、モリブデン−タングステ
ン合金の場合は常圧下でフッ化物MoF6、MoOF4
WF6、WOF4の揮発温度は低いが、塩化物MoC
5、MoOCl4、WCl6,WOCl4の揮発温度は相
対的に高いため、主にフッ素化合物(特にSF6)を用
いたプラズマ工程に弱いことがわかる。また、図13に
示したように、モリブデン−タングステン合金において
タングステン含量が増加する時にエッチング量が多少増
加する傾向を表すが、これはフッ化タングステンWF6
の揮発温度がフッ化モリブデンMoF6のそれより低い
ため、タングステンの含量が増加する時にエッチング速
度が増加するという一般の予想とも一致する。相対的に
SF6+Cl2気体を用いた場合に比べてSF6+HCl
気体を用いた場合のエッチング量が多少少ないが、これ
はCl2に比べてHCl気体がClイオン生成度が低い
からである。しかし、SF6気体をフッ素イオンのソー
スとして用いる場合には重合が容易になされないため、
いずれの場合においてもモリブデン−タングステン合金
が多くエッチングされる結果を表している。
Hydrogenated amorphous silicon can form a highly volatile substance in both the fluorine and chlorine plasma processes. However, as shown in FIG. 12, in the case of a molybdenum-tungsten alloy, fluoride MoF 6 , MoOF 4 ,
The volatilization temperature of WF 6 and WOF 4 is low, but chloride MoC
Since the volatilization temperatures of l 5 , MoOCl 4 , WCl 6 , and WOCl 4 are relatively high, they are weak to plasma processes using mainly fluorine compounds (especially SF 6 ). Further, as shown in FIG. 13, a molybdenum - represents the tendency of the etching amount increases slightly when the tungsten content increases in tungsten alloy, which is tungsten hexafluoride WF 6
Is lower than that of molybdenum fluoride MoF 6 , which is consistent with the general expectation that the etch rate will increase as the tungsten content increases. SF 6 + HCl compared to the case using SF 6 + Cl 2 gas
The etching amount in the case of using a gas is slightly smaller, because the HCl gas has a lower Cl ion generation rate than Cl 2 . However, when SF 6 gas is used as a source of fluorine ions, polymerization is not easily performed.
In each case, the molybdenum-tungsten alloy is etched more.

【0036】一方、CF4+HCl気体を用いる場合、
モリブデン−タングステン合金のエッチング量を減らす
ことができる。図14はCF4+HCl気体を用いた場
合のモリブデン−タングステン合金のエッチング速度を
示したグラフである。この時のエッチング条件は80パ
スカルの圧力と800ワットの電力であり、CF4+H
Cl気体の流量は500sccmである。
On the other hand, when CF 4 + HCl gas is used,
The etching amount of the molybdenum-tungsten alloy can be reduced. FIG. 14 is a graph showing an etching rate of a molybdenum-tungsten alloy when CF 4 + HCl gas is used. The etching conditions at this time were a pressure of 80 Pascal and a power of 800 watts, and CF 4 + H
The flow rate of the Cl gas is 500 sccm.

【0037】図14に示したように、乾式エッチング用
気体としてHCl+CF4を用いる場合、15〜80Å
/min程度のエッチング速度でデータパターン61、
62のモリブデン合金がエッチングされた。
As shown in FIG. 14, when HCl + CF 4 is used as a dry etching gas, 15 to 80 ° C.
Data pattern 61 at an etching rate of about
62 molybdenum alloys were etched.

【0038】このような結果を図13と比較すると、H
Cl+SF6またはCl2+SF6を用いる場合より、非
常に少ない量がエッチングされることがわかる。これは
HCl気体のHがモリブデン−タングステン合金の主要
エッチング成分であるフッ素の濃度を減少させると共
に、エッチング表面にフッ化炭素重合体膜[−(CF)
n−]を吸着させる重合効果を強化させることによって
エッチング速度を減少させているのである。また、一般
にCF4を用いた場合はSF6気体を用いた場合に比べて
エッチング速度が遅い。これは、このようなイオン化条
件でCF4気体に比べてSF6気体がより多い自由フッ素
イオンを生成することにより、同一条件でフッ素イオン
の濃度に差が出るのが原因であると考えられる。特にH
Cl気体と混合される場合、フッ化炭素重合体膜の生成
が強化されてエッチング速度が低くなり、高いフッ素対
炭素比(F/C)でエッチングが起こるモリブデン−タ
ングステン合金の場合にはエッチング速度が急激に減少
する。従って、CF4+HCl気体を用いる場合、モリ
ブデン−タングステン合金のエッチング量を著しく減少
することができる。
When these results are compared with FIG.
Cl + SF6Or ClTwo+ SF6Than when using
It can be seen that a small amount is always etched. this is
HCl gas H is the main component of molybdenum-tungsten alloy
When the concentration of fluorine as an etching component is reduced,
In addition, a fluorocarbon polymer film [-(CF)
n-] By enhancing the polymerization effect
That is, the etching rate is reduced. Also general
To CFFourIf you use SF6Compared to using gas
Slow etching rate. This is because such ionizing strips
By CFFourSF compared to gas6Free fluorine with more gas
By generating ions, fluorine ions under the same conditions
This is considered to be due to the difference in the concentration of Especially H
Formation of fluorocarbon polymer film when mixed with Cl gas
Is enhanced to lower the etching rate,
Molybdenum that etches at a carbon ratio (F / C)
In the case of Ngustene alloy, the etching rate sharply decreases
I do. Therefore, CFFourWhen using + HCl gas,
Significant reduction in etching amount of butene-tungsten alloy
can do.

【0039】図15乃至図17は、図13のようにCF
4+HCl気体を用いてドーピングされた非晶質シリコ
ン層を乾式エッチングする場合、圧力、電力、流量に応
じたエッチング速度と均一度を示した。
FIGS. 15 to 17 show CF as shown in FIG.
When the amorphous silicon layer doped with 4 + HCl gas was dry-etched, the etching rate and the uniformity according to the pressure, power, and flow rate were shown.

【0040】図15は圧力を変化させながらエッチング
量と均一度を測定したグラフであって、圧力の増加に応
じてエッチング量が徐々に増加し、800mTorrの
圧力下では均一度が大きく増加することがわかる。
FIG. 15 is a graph in which the etching amount and the uniformity are measured while changing the pressure. The etching amount gradually increases with the increase in the pressure, and the uniformity greatly increases under the pressure of 800 mTorr. I understand.

【0041】図16に示したように、電力を増加させる
場合においてもエッチング量は徐々に増加し、1000
ワットの電力を用いた場合に均一度が最も良好であるこ
とがわかる。
As shown in FIG. 16, even when the power is increased, the etching amount gradually increases,
It can be seen that the uniformity is best when watts of power are used.

【0042】図17に示したように、CF4+HCl気
体の流量を高める場合には均一度が増加し、流量が60
0sccmの際にエッチング量は最大になることと表し
ている。
As shown in FIG. 17, when the flow rate of the CF 4 + HCl gas is increased, the uniformity increases, and the flow rate becomes 60%.
This indicates that the etching amount becomes maximum at 0 sccm.

【0043】上記のような結果から、CF4+HCl気
体を用いる条件ではデータ配線としてモリブデン−タン
グステン合金を適用しても、ドーピングされた非晶質シ
リコンをエッチングする間にマスクとして用いられるモ
リブデン−タングステン合金膜のエッチング量を50Å
以下に保持することができる。
From the above results, even when a molybdenum-tungsten alloy is used as the data wiring under the condition of using CF 4 + HCl gas, molybdenum-tungsten used as a mask during etching of doped amorphous silicon. 50% etching amount of alloy film
The following can be held.

【0044】図18はCF4+HCl気体を用いてドー
ピングされた非晶質シリコン層をエッチングした薄膜ト
ランジスタの特性を測定したグラフである。−5Vのゲ
ート電圧でオフ電流は10pA以上を表し、20Vのゲ
ート電圧でオン電流は4μA以上の値を表している。結
果的に、オン状態の電流特性は良好であるが、オフ状態
の電流特性は満足な結果が得られない。しかし、保護膜
を蒸着する前に水素プラズマ工程を実施する場合、オフ
状態の電流特性を回復することができる。これはドーピ
ングされた非晶質シリコン層をエッチングした後、チャ
ンネル部の表面にモリブデンやタングステン金属のイオ
ン拡散とケイ化物(silicide)の形成や金属エッチング
副産物の再蒸着などで伝導性のある層が数乃至数十Å以
内に形成され、その後、水素プラズマ工程を実施する時
に除去されるか希釈されることによよってチャンネル部
の界面特性が向上したためと推定される。
FIG. 18 is a graph showing characteristics of a thin film transistor obtained by etching an amorphous silicon layer doped with CF 4 + HCl gas. At a gate voltage of −5 V, the off-state current indicates 10 pA or more, and at a gate voltage of 20 V, the on-state current indicates a value of 4 μA or more. As a result, the current characteristics in the on state are good, but the current characteristics in the off state cannot provide satisfactory results. However, when the hydrogen plasma process is performed before depositing the protective film, the current characteristics in the off state can be recovered. This is because after the doped amorphous silicon layer is etched, a conductive layer is formed on the surface of the channel by ion diffusion of molybdenum or tungsten metal, formation of silicide, and redeposition of metal etching by-products. It is presumed that the interface characteristics of the channel portion were improved by being formed within several to several tens of millimeters and then being removed or diluted when performing the hydrogen plasma process.

【0045】保護膜を蒸着する前に原位置のまま(in-s
itu)でヘリウムプラズマ工程を実施する場合、よりよ
い結果が得られる。
Before depositing the protective film, the in-situ (in-s
Better results are obtained when performing a helium plasma step in itu).

【0046】図19はヘリウムプラズマ工程を実施した
場合の薄膜トランジスタの電圧−電流特性を示したグラ
フである。図19に示したように、ヘリウムプラズマ処
理を施した場合、水素プラズマ処理を施した場合と同一
程度のIoff改善効果が得られることがわかる。すな
わち、Ioff電流が1pA以下に低くなった。それだ
けでなく、ヘリウムプラズマ処理を施した場合、水素プ
ラズマ処理を施した場合に発生するIon特性の低下が
表れなかった。これはHCl+CF4気体を用いる条件
が多量の炭素重合体を形成させながら金属配線を保護
し、フッ素ラジカルを利用してシリコン膜をエッチング
する条件であるため、効果的に重合体を除去しなければ
薄膜トランジスタの特性低下現象を防止することできな
い。このためには、エッチングの際に固まった重合体を
弱化させた後、洗浄工程と熱処理(annealing)工程を
通じて除去しなければならない。図19に示した結果は
このような事実を裏付けるものであり、図20はHCl
+CF4気体を用いたエッチング条件でエッチング直後
に確認された化合物の種類と量を示す。図20からわか
るように、Moイオンが最も多い量を占め、MoO、M
oH、MoCなどの化合物が検出される。このような化
合物が生成、揮発しながら配線を保護する役割を果すこ
とによってエッチング量を減らし、また、このような化
合物によって薄膜トランジスタの特性を低下させる現象
が引起こされる。
FIG. 19 is a graph showing voltage-current characteristics of the thin film transistor when the helium plasma process is performed. As shown in FIG. 19, when the helium plasma treatment is performed, the same degree of Ioff improvement effect as when the hydrogen plasma treatment is performed can be obtained. That is, the Ioff current was reduced to 1 pA or less. In addition, when the helium plasma treatment was performed, a decrease in Ion characteristics that occurred when the hydrogen plasma treatment was performed did not appear. This is a condition in which HCl + CF 4 gas is used to protect a metal wiring while forming a large amount of a carbon polymer and to etch a silicon film using fluorine radicals. It is impossible to prevent the characteristics of the thin film transistor from deteriorating. To this end, the polymer solidified during etching must be weakened and then removed through a cleaning process and an annealing process. The results shown in FIG. 19 confirm this fact, and FIG.
The type and amount of the compound confirmed immediately after etching under the etching conditions using + CF 4 gas are shown. As can be seen from FIG. 20, Mo ions occupy the largest amount, and MoO, M
Compounds such as oH and MoC are detected. Such compounds serve to protect the wiring while being generated and volatilized, thereby reducing the amount of etching and causing a phenomenon that the characteristics of the thin film transistor are deteriorated by such compounds.

【0047】上述した方法、すなわち、水素またはヘリ
ウムプラズマ処理方法は、乾式エッチング工程を実施し
た後の薄膜トランジスタの特性低下現象を防止するため
に2次的に実施する工程である。しかし、乾式エッチン
グ工程のみで薄膜トランジスタの特性低下現象を防止す
ることができる。この時、乾式エッチング用気体は塩素
系気体とフッ素系気体と酸素とを混合した気体であり、
より望ましくはHCl+CF4+O2気体を用いる。これ
について詳細に説明する。
The above-mentioned method, that is, the hydrogen or helium plasma treatment method is a step which is performed secondarily in order to prevent a characteristic deterioration of the thin film transistor after performing the dry etching step. However, the degradation of the characteristics of the thin film transistor can be prevented only by the dry etching process. At this time, the dry etching gas is a gas obtained by mixing a chlorine-based gas, a fluorine-based gas, and oxygen,
More preferably, HCl + CF 4 + O 2 gas is used. This will be described in detail.

【0048】図21及び図22は、HCl+CF4気体
を用いてドーピングされた非晶質シリコン層を乾式エッ
チングする工程を反復的に実施した場合のモリブデン−
タングステン合金のエッチング量と非晶質シリコン層の
エッチング速度を示したグラフである。図21は図22
の場合よりも高い圧力で実施した結果である。
FIG. 21 and FIG. 22 show molybdenum-oxide when the step of dry-etching the amorphous silicon layer doped with HCl + CF 4 gas is repeatedly performed.
4 is a graph showing an etching amount of a tungsten alloy and an etching rate of an amorphous silicon layer. FIG. 21 corresponds to FIG.
This is a result of performing the test at a higher pressure than in the case of (1).

【0049】ここで、横軸は乾式エッチングを実施した
回数を示し、15回の測定結果であり、縦軸の右側は非
晶質シリコン層のエッチング速度であり、縦軸の左側は
モリブデン−タングステン合金のエッチング量を抵抗で
示したものである。
Here, the abscissa indicates the number of times dry etching was performed, the results of 15 measurements, the right side of the ordinate indicates the etching rate of the amorphous silicon layer, and the left side of the ordinate indicates molybdenum-tungsten. The amount of etching of the alloy is indicated by resistance.

【0050】図21及び図22に示したように、乾式エ
ッチングを反復的に数回実施することによって非晶質シ
リコン層のエッチング速度は減少し、モリブデン−タン
グステン合金のエッチング量は、抵抗が減少することを
示すことから、低くなると判断される。これは乾式エッ
チングが実施される時、重合体が多量に形成されると共
にモリブデンを含む化合物が形成されるが、円滑に排気
できなくてエッチング用チャンバ内に残留することによ
り、非晶質シリコン層がエッチングされることを妨害す
るからである。また、この時、金属エッチングの副産物
の再蒸着などで伝導性を有する膜が形成されるからで
る。図22に示したように、圧力を低めると、高い圧力
の場合より重合体の排出が円滑になされることにより、
非晶質シリコン層のエッチング速度が700Å/min
以上で図21の場合より改善されたことを示した。しか
し、依然として低い圧力の条件でもモリブデンを含む化
合物は除去されないため、薄膜トランジスタのIoff
特性は改善できなかった。これを改善するためにHCl
+CF4気体に酸素を追加した。
As shown in FIGS. 21 and 22, by repeatedly performing the dry etching several times, the etching rate of the amorphous silicon layer is reduced, and the etching amount of the molybdenum-tungsten alloy is reduced. Is determined to be lower. This is because when dry etching is performed, a large amount of polymer is formed and a compound containing molybdenum is formed. Is prevented from being etched. At this time, a conductive film is formed by redeposition of a by-product of metal etching. As shown in FIG. 22, when the pressure is lowered, the polymer is discharged more smoothly than when the pressure is high,
The etching rate of the amorphous silicon layer is 700 ° / min.
As described above, it is shown that the case is improved as compared with the case of FIG. However, the molybdenum-containing compound is not removed even under the condition of low pressure, so that the thin-film transistor Ioff
The properties could not be improved. HCl to improve this
Oxygen was added to the + CF 4 gas.

【0051】図23乃至図26はHCl+CF4気体に
酸素を追加した場合、非晶質シリコン層とモリブデン−
タングステン合金のエッチング量を測定したグラフ及び
図表である。図23及び図24はHClが200scc
m、CF4が50sccmの場合であり、図25及び図
26はHClが200sccm、CF4が200scc
mの場合である。ここで、圧力は400mTorr、電
力は800ワット、時間は60secの同一条件下であ
り、酸素量は0〜100sccmの範囲での20、5
0、100sccmそれぞれのエッチング比とエッチン
グ量を測定した。
FIGS. 23 to 26 show that when oxygen is added to HCl + CF 4 gas, the amorphous silicon layer and the molybdenum
4 is a graph and a chart in which the etching amount of a tungsten alloy is measured. 23 and 24 show that HCl is 200 scc.
m and CF 4 are 50 sccm. FIGS. 25 and 26 show HCl at 200 sccm and CF 4 at 200 sccm.
m. Here, the pressure is 400 mTorr, the power is 800 watts, the time is the same under the same conditions of 60 sec, and the amount of oxygen is 20 to 5 in the range of 0 to 100 sccm.
The etching ratio and etching amount of each of 0 and 100 sccm were measured.

【0052】まず、図23及び図24に示したように、
酸素量が20sccmである場合は589及び650Å
/minと類似した値を示し、50及び100sccm
に増加させる場合には非晶質シリコン層及びモリブデン
−タングステン合金のエッチング速度が互いに大きな差
を示し、エッチング選択比が増加することが示された。
ここで、エッチング速度が負の値で示されることから、
多量の重合体が形成されることがわかる。これを通じ、
酸素気体量が増加すると、非晶質シリコン層とモリブデ
ン−タングステン合金のエッチング選択比が向上するこ
とがわかる。
First, as shown in FIGS. 23 and 24,
589 and 650 ° when the oxygen amount is 20 sccm
/ Min, 50 and 100 sccm
When the etching rate was increased, the etching rate of the amorphous silicon layer and the etching rate of the molybdenum-tungsten alloy showed a large difference from each other, indicating that the etching selectivity increased.
Here, since the etching rate is indicated by a negative value,
It can be seen that a large amount of polymer is formed. Through this,
It can be seen that as the amount of oxygen gas increases, the etching selectivity between the amorphous silicon layer and the molybdenum-tungsten alloy improves.

【0053】以下、図25及び図26に示したように、
CF4気体を200sccmに増加させる場合において
も非晶質シリコンとモリブデン−タングステン合金のエ
ッチング選択比が向上することがわかり、酸素量を増加
させる場合にはモリブデン−タングステンのエッチング
量が増加してから減少することを示した。酸素量がが1
00sccmである場合には多量の重合体が形成される
ことがわかる。
Hereinafter, as shown in FIGS. 25 and 26,
It can be seen that even when the CF 4 gas is increased to 200 sccm, the etching selectivity between amorphous silicon and molybdenum-tungsten alloy is improved, and when the amount of oxygen is increased, the etching amount of molybdenum-tungsten is increased. It was shown to decrease. Oxygen amount is 1
It can be seen that a large amount of polymer is formed when the flow rate is 00 sccm.

【0054】結局、酸素量を100sccm以下の範囲
で添加し、CF4気体量を調節することにより、非晶質
シリコンとモリブデンまたはモリブデン−タングステン
合金の良好なエッチング選択比が得られることがわか
る。この時、酸素の流量はCF 4の流量の1/5以下で
あるのが好ましい。
After all, the amount of oxygen is in the range of 100 sccm or less.
And CFFourBy adjusting the amount of gas, amorphous
Silicon and molybdenum or molybdenum-tungsten
It can be seen that a good etching selectivity of the alloy can be obtained.
You. At this time, the flow rate of oxygen is CF FourLess than 1/5 of the flow rate
Preferably it is.

【0055】図27及び図28はHCl+CF4+O2
乾式エッチング用気体として用いた場合の薄膜トランジ
スタの特性を示したグラフである。ここで、圧力は40
0mTorr、電力は800ワット、HClは200s
ccm、CF4は200sccm、O2は100sccm
以下、時間は80secの条件で実施した。
FIGS. 27 and 28 are graphs showing characteristics of a thin film transistor when HCl + CF 4 + O 2 is used as a dry etching gas. Here, the pressure is 40
0 mTorr, power 800 watts, HCl 200 s
ccm, CF 4 is 200 sccm, O 2 is 100 sccm
Hereinafter, the test was performed under the condition of 80 sec.

【0056】図27及び図28に示したように、Iof
f特性は、ヘリウムプラズマ処理及び酸素を添加しない
場合に最も悪い値が測定され、酸素を添加した場合に最
も良好である。Ion特性も酸素を添加した場合に良好
であり、しきい電圧も最も高い。
As shown in FIGS. 27 and 28, Iof
The worst value of the f characteristic is measured when the helium plasma treatment is performed and oxygen is not added, and is the best when oxygen is added. Ion characteristics are also good when oxygen is added, and the threshold voltage is the highest.

【0057】図29はHCl+CF4+O2気体を用いて
ドーピングされた非晶質シリコン層を乾式エッチングす
る工程を反復的に進行した場合、モリブデン−タングス
テン合金のエッチング量と非晶質シリコン層のエッチン
グ速度を示したグラフである。
FIG. 29 shows the amount of etching of the molybdenum-tungsten alloy and the etching of the amorphous silicon layer when the process of dry-etching the amorphous silicon layer doped with HCl + CF 4 + O 2 gas is repeatedly performed. It is the graph which showed the speed.

【0058】ここで、横軸は乾式エッチングを進行した
回数を示し、15回測定した結果であり、縦軸の右側は
非晶質シリコン層のエッチング速度であり、縦軸の左側
はモリブデン−タングステン合金のエッチング量を抵抗
で示したものである。
Here, the abscissa indicates the number of times the dry etching has progressed, and the result of 15 measurements is shown. The right side of the ordinate is the etching rate of the amorphous silicon layer, and the left side of the ordinate is molybdenum-tungsten. The amount of etching of the alloy is indicated by resistance.

【0059】図29に示したように、HCl+CF4
2気体を用いて乾式エッチングを実施する場合には、
モリブデン−タングステン合金の抵抗及び非晶質シリコ
ンのエッチング速度が毎回異なっている。これは、図2
1及び22とは著しく異なっている。
As shown in FIG. 29, HCl + CF 4 +
When performing dry etching using O 2 gas,
The resistance of molybdenum-tungsten alloy and the etching rate of amorphous silicon are different each time. This is shown in FIG.
1 and 22 are significantly different.

【0060】このような結果を通じ、HCl+CF4
2気体を用いて乾式エッチングを実施する場合には、
追加的なプラズマ処理を施すことなく一回の乾式工程で
薄膜トランジスタの特性を向上させることができる。ま
た、反復的に工程回数が増加するほど発生する非晶質シ
リコンのエッチング速度及びモリブデンまたはモリブデ
ン合金のエッチング量の減少を防止することができる。
Through these results, HCl + CF 4 +
When performing dry etching using O 2 gas,
The characteristics of the thin film transistor can be improved by one dry process without performing additional plasma treatment. In addition, it is possible to prevent a decrease in the etching rate of amorphous silicon and the etching amount of molybdenum or molybdenum alloy, which occur as the number of steps increases.

【0061】次に、図8A乃至図8Cに示したように、
保護膜70を積層した後、第4マスクを利用して絶縁膜
30と共に写真エッチングし、ドレイン電極62を露出
する接触孔71を形成し、ゲートパッド22とデータパ
ッド63も露出させる。この時、ゲートパッド22の上
層のアルミニウム−ネオジム合金膜222はパッド用の
物質として適当でないから共に除去し、下層のクロム膜
221を露出させる。
Next, as shown in FIGS. 8A to 8C,
After the protection layer 70 is stacked, the contact hole 71 for exposing the drain electrode 62 is formed by photo-etching with the insulating layer 30 using a fourth mask, and the gate pad 22 and the data pad 63 are also exposed. At this time, the aluminum-neodymium alloy film 222 in the upper layer of the gate pad 22 is not suitable as a material for the pad and is removed together to expose the lower chromium film 221.

【0062】最後に、図2乃至図4に示したように、I
TOを積層し、第5マスクを利用して乾式エッチング
し、接触孔71を通じてドレイン電極62と接続された
画素電極80を形成し、ゲートパッド22及びデータパ
ッド63とそれぞれ接続するゲートパッド用ITO電極
81及びデータパッド用ITO電極82を形成する。
Finally, as shown in FIG. 2 to FIG.
TO is laminated and dry-etched using a fifth mask to form a pixel electrode 80 connected to the drain electrode 62 through the contact hole 71, and an ITO electrode for a gate pad connected to the gate pad 22 and the data pad 63, respectively. 81 and a data pad ITO electrode 82 are formed.

【0063】ゲートパッド22の上層をモリブデン合金
膜で形成するなら、ゲートパッドの上層を除去する必要
はない。
If the upper layer of the gate pad 22 is formed of a molybdenum alloy film, it is not necessary to remove the upper layer of the gate pad.

【0064】本発明の第1実施例とは異なり、フォトレ
ジストパターンをマスクにしてドーピングされた非晶質
シリコン層をエッチングし、フォトレジストパターンを
除去した後、ヘリウムプラズマ工程を実施することも可
能である。本発明の第2実施例ではこのような製造方法
を提示する。
Unlike the first embodiment of the present invention, the helium plasma process may be performed after the doped amorphous silicon layer is etched using the photoresist pattern as a mask and the photoresist pattern is removed. It is. A second embodiment of the present invention provides such a manufacturing method.

【0065】図30は本発明の第2実施例による薄膜ト
ランジスタの製造方法を示した断面図である。本発明の
第2実施例においては、図30に示したように、フォト
レジスト900をマスクにして湿式エッチング方法を通
じ、モリブデン合金からなる金属膜をパターニングする
ことでデータパターン610、620を形成した。次い
で、データパタン610、620がエッチングされるこ
とを防止するために、フォトレジスト900を除去しな
い状態で、これをマスクにしてドーピングされた非晶質
シリコン層500をエッチングし、乾式エッチング用気
体としてはHCl+SF6を用いた。
FIG. 30 is a sectional view showing a method of manufacturing a thin film transistor according to a second embodiment of the present invention. In the second embodiment of the present invention, as shown in FIG. 30, data patterns 610 and 620 are formed by patterning a metal film made of a molybdenum alloy by a wet etching method using a photoresist 900 as a mask. Next, in order to prevent the data patterns 610 and 620 from being etched, the doped amorphous silicon layer 500 is etched using the photoresist 900 as a mask without removing the photoresist 900 to form a dry etching gas. It was used HCl + SF 6.

【0066】ここで、フォトレジスト900を除去しな
かったため、ソース/ドレイン電極610、620のモ
リブデン合金はエッチングされなかったが、両側に分離
されているソース/ドレイン電極610、620間の側
面の一部はエッチングされ、ソース/ドレイン電極61
0、620とその下層のドーピングされた非晶質シリコ
ン層との間が直線形ではない階段形でパターンが形成さ
れる。
Here, since the photoresist 900 was not removed, the molybdenum alloy of the source / drain electrodes 610 and 620 was not etched, but one side face between the source / drain electrodes 610 and 620 separated on both sides was removed. The part is etched and the source / drain electrode 61
A non-linear pattern is formed between the 0, 620 and the underlying amorphous silicon layer.

【0067】このような製造方法においては、乾式エッ
チングで硬化しているフォトレジスト900を除去する
ために、酸素気体を用いた灰化(ashing)工程を追加
し、灰化工程以降に原位置のまま(in-situ)でヘリウ
ムプラズマ工程を実施する。
In such a manufacturing method, an ashing step using an oxygen gas is added in order to remove the photoresist 900 which has been hardened by dry etching, and an in-situ step is performed after the ashing step. The helium plasma process is performed in-situ.

【0068】図31はドーピングされた非晶質シリコン
層のエッチング量を比較するために、いろいろの条件を
利用して実験した結果を示した図表であり、図32は図
31と同様の条件で形成した薄膜トランジスタのEDS
(electric data systeem)テスト結果を示す。EDS
テストはパネル製造後の電気的な特性、すなわち、TF
Tの特性のうちのIoff、Ion、Vth、Grad
ient、抵抗、静電容量などをTEG(test element
group)部位で測定してパネルの特性及び性能を評価す
ることを示し、この時、Ioffは−5Vのゲート電圧
と10Vのソース/ドレイン電圧を印加した時のドレイ
ンに流れる電流量を示し、これは小さいほど有利であ
り、Ionは20Vのゲート電圧と10Vのソース/ド
レイン電圧を印加した時のドレインに流れる電流量を示
し、これは大きいほど有利である。Vthはしきい電圧
であり、Gradientはしきい電圧を求める直線の
傾きを示す。これらの値に基づいて電子の移動度を計算
することができ、図33はこれを示した図表である。
FIG. 31 is a table showing the results of experiments using various conditions in order to compare the etching amount of the doped amorphous silicon layer, and FIG. 32 shows the results under the same conditions as in FIG. EDS of formed thin film transistor
(Electric data systeem) shows test results. EDS
The test was performed on the electrical characteristics after panel manufacture, that is, TF
Ioff, Ion, Vth, and Grad of the characteristics of T
event, resistance, capacitance, etc.
group) to evaluate the characteristics and performance of the panel, where Ioff indicates the amount of current flowing to the drain when a gate voltage of -5V and a source / drain voltage of 10V are applied. Is smaller, and Ion indicates the amount of current flowing to the drain when a gate voltage of 20 V and a source / drain voltage of 10 V are applied. The larger the value, the more advantageous. Vth is a threshold voltage, and Gradient indicates the slope of a straight line for obtaining the threshold voltage. The electron mobility can be calculated based on these values, and FIG. 33 is a table showing this.

【0069】図31に示したように、条件1はデータパ
ターン上のフォトレジストを先に除去した後、ドーピン
グされた非晶質シリコン層をエッチングし、ヘリウムプ
ラズマ工程を実施した場合であり、この時、ドーピング
された非晶質シリコン層は1、283Åがエッチングさ
れた。条件2と条件3は、条件1と類似して先にフォト
レジストを除去した後にCF4+HCl気体を用いてド
ーピングされた非晶質シリコン層をエッチングした後、
灰化によって薄膜トランジスタの特性が変化することを
調べるために灰化処理を施すか(条件2)、灰化後にイ
ンーシチュでヘリウムプラズマ処理を施したものである
(条件3)。いずれの場合においてもドーピングされた
非晶質シリコン層のエッチング量は1,289Åとなっ
た。
As shown in FIG. 31, condition 1 is a case where the photoresist on the data pattern is removed first, the doped amorphous silicon layer is etched, and a helium plasma process is performed. At this time, the doped amorphous silicon layer was etched by 1,283 °. Condition 2 and Condition 3 are similar to Condition 1, in which the photoresist is removed first, and then the doped amorphous silicon layer is etched using CF 4 + HCl gas.
Either an ashing process is performed to check whether the characteristics of the thin film transistor are changed by the ashing (condition 2), or a helium plasma process is performed in-situ after the ashing (condition 3). In each case, the etching amount of the doped amorphous silicon layer was 1,289 °.

【0070】条件4乃至条件6は共に、データパターン
を形成するために設けたフォトレジストパターンを残し
た状態で、このフォトレジストパターンをマスクにして
ドーピングされた非晶質シリコン層をエッチングした場
合である。条件4の場合はドーピングされた非晶質シリ
コン層をエッチングし、ヘリウムプラズマ工程は実施し
ない状態で酸素気体を用いた灰化工程を実施した場合で
あって、この時のドーピングされた非晶質シリコン層は
1,154〜1,167Å程度にエッチングされた。条
件5の場合はCF4+HCl気体を用いてドーピングさ
れた非晶質シリコン層をエッチングし、灰化を行った後
に水素プラズマ工程を実施した場合であって、ドーピン
グされた非晶質シリコン層のエッチング量は1,166
Åであった。最後に、CF4+HCl気体を用いてドー
ピングされた非晶質シリコン層をエッチングした後、酸
素気体を用いて灰化を行い、イン−シチュでヘリウムプ
ラズマ処理を施した条件6の場合は、1,114〜1,
211Å程度のドーピングされた非晶質シリコン層がエ
ッチングされたことを示した。
Conditions 4 to 6 all relate to the case where the doped amorphous silicon layer is etched using this photoresist pattern as a mask while the photoresist pattern provided for forming the data pattern is left. is there. Condition 4 is a case where the doped amorphous silicon layer is etched, and the ash process using oxygen gas is performed without performing the helium plasma process. The silicon layer was etched to about 1,154 to 1,167 °. Condition 5 is a case in which the doped amorphous silicon layer is etched using CF 4 + HCl gas, and is ashed and then a hydrogen plasma process is performed. The etching amount is 1,166
Was Å. Finally, after etching the doped amorphous silicon layer using CF 4 + HCl gas, ashing is performed using oxygen gas, and helium plasma treatment is performed in-situ. , 114-1
This indicates that the doped amorphous silicon layer of about 211 ° was etched.

【0071】次に、図32に示したEDSテスト結果
は、オフ状態の電流は条件4を除いてはすべて1pA以
下を示している。オン状態の電流はイン−シチュでヘリ
ウムプラズマ工程を実施した条件6の場合に4μAで最
もいい結果を示す。しきい電圧はヘリウムプラズマ工程
を実施した条件3と条件6の場合が2.48乃至2.5
9程度で他の場合に比べて相対的に低く、しきい電圧を
求める直線の傾きであるGradientは条件1から
条件6に向けて次第に増加する。接触抵抗はフォトレジ
ストを先に除去した条件1乃至3の場合が、フォトレジ
ストをマスクにしてドーピングされた非晶質シリコン層
をエッチングした条件4乃至6の場合に比べて低い。ソ
ース/ドレイン配線の抵抗は反対に、フォトレジストを
マスクにしてドーピングされた非晶質シリコン層をエッ
チングした条件4乃至6の場合が、フォトレジストを先
に除去した条件1乃至3の場合に比べて低い。
Next, the EDS test results shown in FIG. 32 show that the current in the off state is 1 pA or less in all cases except for the condition 4. The best result is obtained when the on-state current is 4 μA under the condition 6 in which the helium plasma process is performed in-situ. The threshold voltage was 2.48 to 2.5 for the conditions 3 and 6 in which the helium plasma process was performed.
Gradient, which is about 9 and relatively low as compared with other cases, and is a gradient of a straight line for obtaining a threshold voltage, gradually increases from condition 1 to condition 6. The contact resistance is lower in the conditions 1 to 3 where the photoresist is removed first than in the conditions 4 to 6 where the doped amorphous silicon layer is etched using the photoresist as a mask. On the contrary, the resistances of the source / drain wirings are opposite, and the conditions 4 to 6 in which the doped amorphous silicon layer is etched using the photoresist as a mask are compared with the conditions 1 to 3 in which the photoresist is removed first. Low.

【0072】図32に示したようなEDSテスト結果に
基づいて電子の移動度を計算することができる。電子の
移動度は次の式で示す。 Mobility(μfe)=(2*(Grad)2
L)/(W*Cj) ここで、LとWはそれぞれ薄膜トランジスタのチャンネ
ルの長さと幅を示す。図33に示したように、洗浄後の
調査で測定したゲート配線の幅は、条件1乃至条件3の
場合に9.231μmで、条件4乃至条件6の場合に
9.095μmであり、データ配線の幅は8.847μ
mである。Cjは単位面積当たりの静電容量を示す。設
計によるチャンネルの幅と長さはそれぞれ14μmと
3.5μmであり、実際に測定したチャンネルの幅と長
さは条件1乃至条件3の場合に12.847μmと4.
653μmであり、条件4乃至条件6の場合に12.8
70μmと4.630μmである。
The electron mobility can be calculated based on the EDS test result as shown in FIG. The electron mobility is represented by the following equation. Mobility (μfe) = (2 * (Grad) 2 *
L) / (W * Cj) Here, L and W indicate the length and width of the channel of the thin film transistor, respectively. As shown in FIG. 33, the width of the gate wiring measured in the inspection after cleaning is 9.231 μm in the conditions 1 to 3, and 9.095 μm in the conditions 4 to 6, and the width of the data wiring is 9.095 μm. Width is 8.847μ
m. Cj indicates the capacitance per unit area. The width and length of the designed channels are 14 μm and 3.5 μm, respectively, and the actually measured width and length of the channels are 12.847 μm and 4.47 μm in the conditions 1 to 3.
653 μm, and 12.8 in the case of the conditions 4 to 6.
70 μm and 4.630 μm.

【0073】このようなデータと上記の電子移動度の計
算式を利用して条件1乃至6の電子移動度をそれぞれ計
算すると、図33に示したように、条件6の場合に0.
937〜0.961で最も大きく表れることがわかる。
これは測定値を利用して計算したため、誤差が発生し得
るが、前述の実験結果とも類似した結果である。
When the electron mobilities of the conditions 1 to 6 are respectively calculated by using such data and the above-described electron mobility calculation formula, as shown in FIG.
It can be seen that the maximum value appears between 937 and 0.961.
Since this is calculated using the measured value, an error may occur, but the result is similar to the experimental result described above.

【0074】[0074]

【発明の効果】以上説明したように、データパターンま
たはデータパターンを形成するためのフォトレジストパ
ターンをマスクにしてドーピングされた非晶質シリコン
層を乾式エッチングした後、原位置のままでヘリウムプ
ラズマ工程を実施することにより、薄膜トランジスタの
オン状態における電流特性を保持しながらオフ状態の電
流特性低下を防止することができる。また、乾式エッチ
ング用気体としてHCl+CF4+O2気体を用いること
により、追加的なプラズマ処理を施すことなく一回の乾
式エッチング工程で薄膜トランジスタの特性を向上させ
ることができ、反復的エッチング工程を実施しても非晶
質シリコンのエッチング速度及びモリブデンまたはモリ
ブデン合金のエッチング量の減少を防止することができ
る。また、酸素プラズマ工程を実施することにより、ア
ルミニウムまたはアルミニウム合金からなる配線の腐食
を防止することができる。
As described above, after the doped amorphous silicon layer is dry-etched using the data pattern or the photoresist pattern for forming the data pattern as a mask, the helium plasma process is performed in situ. By performing the above, it is possible to prevent the current characteristics in the off state from decreasing while maintaining the current characteristics in the on state of the thin film transistor. In addition, by using HCl + CF 4 + O 2 gas as a dry etching gas, the characteristics of the thin film transistor can be improved in one dry etching process without performing an additional plasma process, and a repetitive etching process is performed. However, it is possible to prevent the etching rate of amorphous silicon and the etching amount of molybdenum or molybdenum alloy from decreasing. Further, by performing the oxygen plasma process, it is possible to prevent corrosion of wiring made of aluminum or an aluminum alloy.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の第1実施例による薄膜トランジスタ基
板の配置図である。
FIG. 1 is a layout view of a thin film transistor substrate according to a first embodiment of the present invention.

【図2】図1のII−II′線に沿って示した断面図であ
る。
FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line II-II ′ of FIG.

【図3】図1のIII−III′線に沿って示した断面図であ
る。
FIG. 3 is a sectional view taken along the line III-III 'of FIG.

【図4】図1のIV−IV′線に沿って示した断面図であ
る。
FIG. 4 is a sectional view taken along the line IV-IV ′ of FIG. 1;

【図5】本発明の第1実施例による薄膜トランジスタ基
板の製造方法を示した断面図である。
FIG. 5 is a cross-sectional view illustrating a method of manufacturing a thin film transistor substrate according to a first embodiment of the present invention.

【図6】本発明の第1実施例による薄膜トランジスタ基
板の製造方法を示した断面図である。
FIG. 6 is a sectional view illustrating a method of manufacturing a thin film transistor substrate according to a first embodiment of the present invention.

【図7】本発明の第1実施例による薄膜トランジスタ基
板の製造方法を示した断面図である。
FIG. 7 is a cross-sectional view illustrating a method of manufacturing a thin film transistor substrate according to a first embodiment of the present invention.

【図8】本発明の第1実施例による薄膜トランジスタ基
板の製造方法を示した断面図である。
FIG. 8 is a cross-sectional view illustrating a method of manufacturing a thin film transistor substrate according to a first embodiment of the present invention.

【図9】乾式エッチング用気体に対するアルミニウム配
線の腐食有無を示した図表である。
FIG. 9 is a table showing the presence or absence of corrosion of aluminum wiring with respect to a dry etching gas.

【図10】酸素プラズマの条件で電力と圧力に応じた薄
膜トランジスタの特性を示したグラフである。
FIG. 10 is a graph showing characteristics of a thin film transistor according to power and pressure under oxygen plasma conditions.

【図11】酸素プラズマの条件で電力と圧力に応じた薄
膜トランジスタの特性を示したグラフである。
FIG. 11 is a graph showing characteristics of a thin film transistor according to power and pressure under oxygen plasma conditions.

【図12】常圧下で耐火性金属ハロゲン化物の揮発及び
昇華温度を示した図表である。
FIG. 12 is a table showing the volatilization and sublimation temperatures of refractory metal halides under normal pressure.

【図13】本発明の第1実施例による薄膜トランジスタ
の製造方法のうち、乾式エッチング用気体に対するMo
Wのエッチング速度を示した図表である。
FIG. 13 illustrates a method of manufacturing a thin film transistor according to a first embodiment of the present invention.
4 is a chart showing an etching rate of W.

【図14】本発明の第1実施例による薄膜トランジスタ
の製造方法のうち、他の乾式エッチング用気体に対する
MoWのエッチング速度を示したグラフである。
FIG. 14 is a graph illustrating an etching rate of MoW with respect to another dry etching gas in the method of manufacturing a thin film transistor according to the first embodiment of the present invention.

【図15】圧力を変化させて測定したMoWのエッチン
グ速度と均一度を示したグラフである。
FIG. 15 is a graph showing the MoW etching rate and the uniformity measured by changing the pressure.

【図16】電力を変化させて測定したMoWのエッチン
グ速度と均一度を示したグラフである。
FIG. 16 is a graph showing the MoW etching rate and the uniformity measured by changing the power.

【図17】流量を変化させて測定したMoWのエッチン
グ速度と均一度を示したグラフである。
FIG. 17 is a graph showing the MoW etching rate and the uniformity measured by changing the flow rate.

【図18】水素プラズマ処理前後の薄膜トランジスタの
特性を示したグラフである。
FIG. 18 is a graph showing characteristics of a thin film transistor before and after hydrogen plasma processing.

【図19】ヘリウムプラズマ処理後の薄膜トランジスタ
の特性を示したグラフである。
FIG. 19 is a graph showing characteristics of the thin film transistor after the helium plasma treatment.

【図20】本発明の第1実施例による薄膜トランジスタ
の製造過程から検出されるイオンの種類と量を示したグ
ラフである。
FIG. 20 is a graph showing types and amounts of ions detected in a process of manufacturing the thin film transistor according to the first embodiment of the present invention.

【図21】HCl+CF4気体を用いてドーピングされ
た非晶質シリコン層を乾式エッチングする工程を反復的
に実施した場合のモリブデン−タングステン合金のエッ
チング量と非晶質シリコン層のエッチング速度を示した
グラフである。
FIG. 21 illustrates an etching amount of a molybdenum-tungsten alloy and an etching rate of an amorphous silicon layer when a process of dry-etching an amorphous silicon layer doped with HCl + CF 4 gas is repeatedly performed. It is a graph.

【図22】HCl+CF4気体を用いてドーピングされ
た非晶質シリコン層を乾式エッチングする工程を反復的
に実施した場合のモリブデン−タングステン合金のエッ
チング量と非晶質シリコン層のエッチング速度を示した
グラフである。
FIG. 22 shows an etching amount of a molybdenum-tungsten alloy and an etching rate of an amorphous silicon layer when a process of dry-etching an amorphous silicon layer doped with HCl + CF 4 gas is repeatedly performed. It is a graph.

【図23】HCl+CF4気体に酸素を追加した場合、
非晶質シリコン層とモリブデン−タングステン合金のエ
ッチング量を測定したグラフ及び図表である。
FIG. 23: When oxygen is added to HCl + CF 4 gas,
4 is a graph and a chart in which the etching amounts of an amorphous silicon layer and a molybdenum-tungsten alloy are measured.

【図24】HCl+CF4気体に酸素を追加した場合、
非晶質シリコン層とモリブデン−タングステン合金のエ
ッチング量を測定したグラフ及び図表である。
FIG. 24: When oxygen is added to HCl + CF 4 gas,
4 is a graph and a chart in which the etching amounts of an amorphous silicon layer and a molybdenum-tungsten alloy are measured.

【図25】HCl+CF4気体に酸素を追加した場合、
非晶質シリコン層とモリブデン−タングステン合金のエ
ッチング量を測定したグラフ及び図表である。
FIG. 25: When oxygen is added to HCl + CF 4 gas,
4 is a graph and a chart in which the etching amounts of an amorphous silicon layer and a molybdenum-tungsten alloy are measured.

【図26】HCl+CF4気体に酸素を追加した場合、
非晶質シリコン層とモリブデン−タングステン合金のエ
ッチング量を測定したグラフ及び図表である。
FIG. 26: When oxygen is added to HCl + CF 4 gas,
4 is a graph and a chart in which the etching amounts of an amorphous silicon layer and a molybdenum-tungsten alloy are measured.

【図27】HCl+CF4+O2を乾式エッチング用気体
として用いた場合の薄膜トランジスタの特性を示したグ
ラフである。
FIG. 27 is a graph showing characteristics of a thin film transistor when HCl + CF 4 + O 2 is used as a dry etching gas.

【図28】HCl+CF4+O2を乾式エッチング用気体
として用いた場合の薄膜トランジスタの特性を示したグ
ラフである。
FIG. 28 is a graph showing characteristics of a thin film transistor when HCl + CF 4 + O 2 is used as a dry etching gas.

【図29】HCl+CF4+O2の気体を用いたモリブデ
ン−タングステン合金のエッチング量と非晶質シリコン
層のエッチング速度を示したグラフである。
FIG. 29 is a graph showing an etching amount of a molybdenum-tungsten alloy using a gas of HCl + CF 4 + O 2 and an etching rate of an amorphous silicon layer.

【図30】本発明の第2実施例による薄膜トランジスタ
の製造過程を示した断面図である。
FIG. 30 is a cross-sectional view illustrating a process of manufacturing a thin film transistor according to a second embodiment of the present invention.

【図31】本発明の第2実施例による製造方法と、それ
によるドーピングされた非晶質シリコン層のエッチング
量を示した図表である。
FIG. 31 is a table showing a manufacturing method according to a second embodiment of the present invention and an etching amount of the doped amorphous silicon layer according to the manufacturing method.

【図32】本発明の第2実施例による薄膜トランジスタ
のEDSテスト結果を示した図表である。
FIG. 32 is a table showing an EDS test result of the thin film transistor according to the second embodiment of the present invention.

【図33】本発明の第2実施例による薄膜トランジスタ
の電子移動度を計算した図表である。
FIG. 33 is a table showing calculated electron mobilities of a thin film transistor according to a second embodiment of the present invention;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 基板 20 ゲート線 21 ゲート電極 22 ゲートパッド 30 ゲート絶縁膜 50、51、52ドーピングされた非晶質シリコン層 40 非晶質シリコン層 60 データ線 61ソース電極 62 ドレイン電極 63 データパッド 70 保護膜 71、72、73 接触孔 80 画素電極 81 ゲートパッド用のITO電極 82 データパッド用のITO電極 211、221 クロム膜 212、222 アルミニウム−ネオジム合金膜 900 フォートレジスト DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Substrate 20 Gate line 21 Gate electrode 22 Gate pad 30 Gate insulating film 50, 51, 52 Doped amorphous silicon layer 40 Amorphous silicon layer 60 Data line 61 Source electrode 62 Drain electrode 63 Data pad 70 Protective film 71 , 72, 73 Contact hole 80 Pixel electrode 81 ITO electrode for gate pad 82 ITO electrode for data pad 211, 221 Chromium film 212, 222 Aluminum-Neodymium alloy film 900 Fort resist

Claims (21)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】基板上にゲート電極を形成する段階と、 前記ゲート電極を覆うゲート絶縁膜を形成する段階と、 前記ゲート電極上の前記ゲート絶縁膜上に非晶質シリコ
ン層を形成する段階と、 前記非晶質シリコン層上にドーピングされた非晶質シリ
コン層を形成する段階と、 前記ドーピングされた非晶質シリコン層上に前記非晶質
シリコン層を中心にして両側にソース電極とドレイン電
極とを形成する段階と、 前記ドーピングされた非晶質シリコン層を乾式エッチン
グする段階と、 酸素プラズマ工程を実施する段階と、を含む薄膜トラン
ジスタの製造方法。
A step of forming a gate electrode on the substrate; a step of forming a gate insulating film covering the gate electrode; and a step of forming an amorphous silicon layer on the gate insulating film on the gate electrode. Forming a doped amorphous silicon layer on the amorphous silicon layer; and forming source electrodes on both sides of the amorphous silicon layer around the amorphous silicon layer. A method of manufacturing a thin film transistor, comprising: forming a drain electrode; dry etching the doped amorphous silicon layer; and performing an oxygen plasma process.
【請求項2】前記酸素プラズマ工程は前記乾式エッチン
グ段階以降に原位置のままで実施する請求項1に記載の
薄膜トランジスタの製造方法。
2. The method of claim 1, wherein the oxygen plasma process is performed in situ after the dry etching step.
【請求項3】前記ソース電極及びドレイン電極はアルミ
ニウムまたはアルミニウム合金の単一膜またはこれらを
含む二重膜で形成する請求項2に記載の薄膜トランジス
タの製造方法。
3. The method according to claim 2, wherein the source electrode and the drain electrode are formed of a single film of aluminum or an aluminum alloy or a double film containing the same.
【請求項4】前記酸素プラズマを実施する段階における
圧力は1000mTorr以下である請求項3に記載の
薄膜トランジスタの製造方法。
4. The method according to claim 3, wherein the pressure in the step of performing the oxygen plasma is 1000 mTorr or less.
【請求項5】前記酸素プラズマ工程を実施する段階にお
ける電力は1000ワット以下である請求項4に記載の
薄膜トランジスタの製造方法。
5. The method according to claim 4, wherein the power in the step of performing the oxygen plasma process is 1000 watts or less.
【請求項6】前記乾式エッチング段階で用いられるエッ
チング用の気体はCl気体を含む請求項5に記載の薄膜
トランジスタの製造方法。
6. The method according to claim 5, wherein the etching gas used in the dry etching step includes Cl gas.
【請求項7】前記酸素プラズマ工程を実施する段階にお
いて、CH4、SF6、C26、CHF3、C28気体を
追加することも可能である請求項6に記載の薄膜トラン
ジスタの製造方法。
7. The thin film transistor according to claim 6, wherein in the step of performing the oxygen plasma process, CH 4 , SF 6 , C 2 F 6 , CHF 3 , and C 2 F 8 gases can be added. Production method.
【請求項8】基板上にゲート電極を形成する段階と、 前記ゲート電極を覆うゲート絶縁膜を形成する段階と、 前記ゲート電極上の前記ゲート絶縁膜上に非晶質シリコ
ン層を形成する段階と、 前記非晶質シリコン層上にドーピングされた非晶質シリ
コン層を形成する段階と、 前記ドーピングされた非晶質シリコン層にソース電極と
ドレイン電極とを形成する段階と、 前記ソース電極とドレイン電極とをマスクにして前記ド
ーピングされたシリコン層をHCl+CF4+O2気体を
用いて乾式エッチングする段階と、を含む薄膜トランジ
スタの製造方法。
8. A step of forming a gate electrode on the substrate, forming a gate insulating film covering the gate electrode, and forming an amorphous silicon layer on the gate insulating film on the gate electrode. Forming a doped amorphous silicon layer on the amorphous silicon layer; forming a source electrode and a drain electrode on the doped amorphous silicon layer; Dry etching the doped silicon layer using HCl + CF 4 + O 2 gas using the drain electrode as a mask.
【請求項9】前記ソース電極及びドレイン電極はモリブ
デンまたはモリブデン−タングステン合金の単一膜また
はこれらを含む二重膜で形成する請求項8に記載の薄膜
トランジスタの製造方法。
9. The method according to claim 8, wherein the source electrode and the drain electrode are formed of a single film of molybdenum or a molybdenum-tungsten alloy or a double film containing them.
【請求項10】前記O2の流量は前記CF4流量の1/5
以下である請求項8に記載の薄膜トランジスタの製造方
法。
10. The flow rate of said O 2 is 1/5 of said CF 4 flow rate.
The method for manufacturing a thin film transistor according to claim 8, wherein:
【請求項11】前記O2の流量は100sccm以下で
ある請求項8に記載の薄膜トランジスタの製造方法。
11. The method according to claim 8, wherein the flow rate of the O 2 is 100 sccm or less.
【請求項12】基板上にゲート電極を形成する段階と、 前記ゲート電極を覆うゲート絶縁膜を形成する段階と、 前記ゲート電極上の前記ゲート絶縁膜上に非晶質シリコ
ン層を形成する段階と、 前記非晶質シリコン層上にドーピングされた非晶質シリ
コン層を形成する段階と、 前記ドーピングされた非晶質シリコン層上に前記非晶質
シリコン層を中心にして両側にソース電極とドレイン電
極とを形成する段階と、 前記ドーピングされた非晶質シリコン層を乾式エッチン
グする段階と、 ヘリウムプラズマ工程を実施する段階と、を含む薄膜ト
ランジスタの製造方法。
12. forming a gate electrode on the substrate, forming a gate insulating film covering the gate electrode, and forming an amorphous silicon layer on the gate insulating film on the gate electrode. Forming a doped amorphous silicon layer on the amorphous silicon layer; and forming source electrodes on both sides of the amorphous silicon layer around the amorphous silicon layer. A method of manufacturing a thin film transistor, comprising: forming a drain electrode; dry etching the doped amorphous silicon layer; and performing a helium plasma process.
【請求項13】前記ヘリウムプラズマ工程は前記乾式エ
ッチング段階以降に原位置のままで実施する請求項12
に記載の薄膜トランジスタの製造方法。
13. The helium plasma process is performed in situ after the dry etching step.
3. The method for manufacturing a thin film transistor according to item 1.
【請求項14】前記ソース電極及びドレイン電極は、モ
リブデンまたはモリブデン−タングステン合金で形成す
る請求項13に記載の薄膜トランジスタの製造方法。
14. The method according to claim 13, wherein the source electrode and the drain electrode are formed of molybdenum or a molybdenum-tungsten alloy.
【請求項15】前記乾式エッチング段階において、エッ
チング用の気体としてはCF4+HClを用いる請求項
14に記載の薄膜トランジスタの製造方法。
15. The method according to claim 14, wherein in the dry etching step, CF 4 + HCl is used as an etching gas.
【請求項16】基板上にゲート電極を形成する段階と、 前記ゲート電極を覆うゲート絶縁膜を形成する段階と、 前記ゲート電極上の前記ゲート絶縁膜上に非晶質シリコ
ン層を形成する段階と、 前記非晶質シリコン層上にドーピングされた非晶質シリ
コン層を形成する段階と、 前記ドーピングされた非晶質シリコン層上に金属膜を蒸
着する段階と、 前記金属膜上にフォトレジストパターンを形成する段階
と、 前記フォトレジストパターンをマスクにして前記金属膜
をエッチングすることでソース電極とドレイン電極を形
成する段階と、 前記フォトレジストパターンを除去する段階と、 前記ソース電極とドレイン電極とをマスクにして前記ド
ーピングされた非晶質シリコン層を乾式エッチングする
段階と、 ヘリウムプラズマ工程を実施する段階と、を含む薄膜ト
ランジスタの製造方法。
16. A step of forming a gate electrode on a substrate, forming a gate insulating film covering the gate electrode, and forming an amorphous silicon layer on the gate insulating film on the gate electrode. Forming a doped amorphous silicon layer on the amorphous silicon layer; depositing a metal film on the doped amorphous silicon layer; photoresist on the metal film Forming a pattern; forming a source electrode and a drain electrode by etching the metal film using the photoresist pattern as a mask; removing the photoresist pattern; and forming the source electrode and the drain electrode. Performing a dry etching of the doped amorphous silicon layer using the mask as a mask and a helium plasma process. The method of manufacturing the thin film transistor including a floor, a.
【請求項17】前記ヘリウムプラズマ工程は前記乾式エ
ッチング段階以降に原位置のままで実施する請求項16
に記載の薄膜トランジスタの製造方法。
17. The helium plasma process is performed in situ after the dry etching step.
3. The method for manufacturing a thin film transistor according to item 1.
【請求項18】前記ソース電極及びドレイン電極は、モ
リブデンまたはモリブデン−タングステン合金で形成す
る請求項17に記載の薄膜トランジスタの製造方法。
18. The method according to claim 17, wherein the source electrode and the drain electrode are formed of molybdenum or a molybdenum-tungsten alloy.
【請求項19】基板上にゲート電極を形成する段階と、 前記ゲート電極を覆うゲート絶縁膜を形成する段階と、 前記ゲート電極上の前記ゲート絶縁膜上に非晶質シリコ
ン層を形成する段階と、 前記非晶質シリコン層上にドーピングされた非晶質シリ
コン層を形成する段階と、 前記ドーピングされた非晶質シリコン層上に金属膜を蒸
着する段階と、 前記金属膜上にフォトレジストパターンを形成する段階
と、 前記フォトレジストパターンをマスクにして前記金属膜
をエッチングすることでソース電極とドレイン電極を形
成する段階と、 前記フォトレジストパターンをマスクにして前記ドーピ
ングされた非晶質シリコン層を乾式エッチングする段階
と、 前記フォトレジストパターンを除去する段階と、 ヘリウムプラズマ工程を実施する段階と、を含む薄膜ト
ランジスタの製造方法。
19. A step of forming a gate electrode on a substrate, forming a gate insulating film covering the gate electrode, and forming an amorphous silicon layer on the gate insulating film on the gate electrode. Forming a doped amorphous silicon layer on the amorphous silicon layer; depositing a metal film on the doped amorphous silicon layer; photoresist on the metal film Forming a pattern; forming a source electrode and a drain electrode by etching the metal film using the photoresist pattern as a mask; and forming the doped amorphous silicon using the photoresist pattern as a mask. Dry etching the layer; removing the photoresist pattern; and performing a helium plasma process. The method of manufacturing a thin film transistor including.
【請求項20】前記ヘリウムプラズマ工程は前記乾式エ
ッチング段階以降に原位置のままで実施する請求項19
に記載の薄膜トランジスタの製造方法。
20. The helium plasma process is performed in situ after the dry etching step.
3. The method for manufacturing a thin film transistor according to item 1.
【請求項21】前記ソース電極及びドレイン電極は、モ
リブデンまたはモリブデン−タングステン合金で形成す
る請求項20に記載の薄膜トランジスタの製造方法。
21. The method according to claim 20, wherein the source electrode and the drain electrode are formed of molybdenum or a molybdenum-tungsten alloy.
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