説明

液晶表示装置の製造方法

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、液晶表示装置の製造方に関するもので、特に窒化珪素膜上の非晶質シリコン膜のドライエッチング方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】図2は液晶表示装置等に用いる薄膜トランジスタアレイで、非晶質シリコン膜をドライエッチングする前を示す断面図である。図において1は基板、5は基板1上に形成された画素電極、6は基板1上に形成されたゲ−ト電極、7はゲ−ト電極6上に形成されたゲ−ト絶縁膜、8はゲ−ト絶縁膜7上に形成されたノンド−プのi型非晶質シリコン膜、9はノンド−プのi型非晶質シリコン膜8上にパタ−ン形成されたチャネル保護膜の窒化珪素膜、10はチャネル保護膜の窒化珪素膜9上に形成されたPをド−プしたn型非晶質シリコン膜、11はPをド−プしたn型非晶質シリコン膜10上にパタ−ン形成されたソ−ス電極、12はPをド−プしたn型非晶質シリコン膜10上にパタ−ン形成されたドレイン電極である。
【0003】次にドライエッチング方法について説明する。図1は非晶質シリコン膜をドライエッチングするときに用いる平行平板型のドライエッチング装置を示し、1は被エッチング基板、2は上部電極、3は下部電極、4は高周波発振器である。図2に示した薄膜トランジスタアレイにおいてPをド−プしたn型非晶質シリコン膜10およびノンド−プのi型非晶質シリコン膜8のみを図1に示す平行平板型のドライエッチング装置でエッチングガスにSF6 ガスを用いてドライエッチングし、図3R>3に示す薄膜トランジスタアレイを形成する。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】図4および図5は非晶質シリコン膜のドライエッチング特性を示す特性図である。従来の非晶質シリコン膜のドライエッチング方法は、窒化珪素膜との選択性が充分でなく、均一性が悪いために、例えば薄膜トランジスタアレイにおいて下層膜のチャネル保護膜の窒化珪素膜を多量にエッチングしたり、チャネル保護膜上に非晶質シリコン膜のエッチング残りが生じる。チャネル保護膜の窒化珪素膜を多量にエッチングすると、チャネルのノンド−プのi型非晶質シリコン膜をエッチングしてトランジスタ特性に不良が生じる。また、チャネル保護膜の窒化珪素膜上に非晶質シリコン膜のエッチング残りがあると、ソ−ス・ドレイン間にリ−クが生じる。この薄膜トランジスタアレイを例えば液晶表示装置等に用いる場合には、一つの薄膜トランジスタアレイ内にある数100万個程度のトランジスタの特性が均一であり、また、ソ−ス電極とドレイン電極間にリ−クがないことが必要である。液晶表示装置において、トランジスタ特性が均一でないと、表示上輝度ムラが生じ、リ−クがあると点欠陥となり液晶表示装置の画質が著しく悪くなるという問題があった。
【0005】この発明は上記のような問題点を解決するためになされたもので、窒化珪素膜との選択性が更に良く、均一性の良いドライエッチング方法を得ることを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】この発明に係る液晶表示装置の製造方法は、基板上に窒化珪素膜を形成する工程と、上記窒化珪素膜上に非晶質シリコン膜を形成する工程と、上記非晶質シリコン膜上にマスク材をパターン形成する工程と、上記マスク材で覆われていない非晶質シリコン膜の領域をCHCl2CF3ガスとSF6ガスとを含む混合ガスであって、ガス組成比CHCl2CF3(CHCl2CF3+SF6)が30〜70%である混合ガス中でドライエッチングすることによって、上記窒化珪素膜の表面を露出させて上記非晶質シリコン膜をパターン化する工程、とを備えたものである。
【0007】
【作用】この発明における液晶表示装置の製造方法は、CHCl2CF3ガスとSF6ガスとを含む混合ガスであって、ガス組成比CHCl2CF3/(CHCl2CF3SF6)が30〜70%である混合ガス中でドライエッチングすることによって、窒化珪素膜のエッチングレート低減させ、高選択比を有した状態で、均一性良く非晶質シリコン膜をドライエッチング加工するものである。
【0008】
【実施例】以下、この発明の一実施例を図について説明する。図2は液晶表示装置等に用いる薄膜トランジスタアレイを形成するにあたり、非晶質シリコン膜をドライエッチングする工程の前を示す断面図で、図3は非晶質シリコン膜をドライエッチングする工程の後を示す断面図である。
【0009】次にドライエッチング方法について説明する。この薄膜トランジスタアレイの製造方法は、非晶質シリコン膜のドライエッチングを除いて従来法と同じでガラス等の基板1上に画素電極2を所望のパタ−ンに形成したのちゲ−ト電極6を所望のパタ−ンに形成する。次いでゲ−ト絶縁膜7、ノンド−プのi型非晶質シリコン膜8、チャネル保護膜の窒化珪素膜9を連続的に形成し、所望のレジストパタ−ンを形成した後、チャネル保護膜の窒化珪素膜9をパタ−ン形成する。次にこの上にPをド−プしたn型非晶質シリコン膜10を形成し、所望のパタ−ンにパタ−ニングする。その上に、ソ−ス電極11およびドレイン電極12をパタ−ン形成する。この後、Pをド−プしたn型非晶質シリコン膜10およびノンド−プのi型非晶質シリコン膜8のみを図1に示す平行平板型のドライエッチング装置を用いてエッチングガスとして一部水素を塩素あるいは弗素で置換した炭化水素で例えばCHCl2 CF3 とSF6 を含むガスを主成分とする混合ガスを使用してドライエッチングする。
【0010】図4はCHCl2 CF3 とSF6 のガス組成比と非晶質シリコン膜および窒化珪素膜のエッチングレ−トの関係を示す図である。本発明の方法においてはガス組成比CHCl2 CF3 /(CHCl2 CF3 +SF6 )が大きくなるほど非晶質シリコン膜および窒化珪素膜のエッチングレ−トはともに小さくなるが上記従来法に比べてCHCl2 CF3 とSF6 を含む混合ガスでエッチングしたときは窒化珪素膜に対する非晶質シリコン膜のエッチング選択比が大きくなり、エッチング選択比にガス組成比依存性があることよりエッチング選択比をガス組成比により最適化できる。
【0011】図5はCHCl2CF3とSF6のガス組成と非晶質シリコン膜のエッチング均一性の関係を示す図である。本発明の方法においては上記従来法に比べ非晶質シリコン膜のエッチング均一性が、ガス組成比CHC2CF3/(CHCl2CF3+SF6)で70%まで良くなることが確認された。
【0012】図6はガス組成比がCHCl2 CF3 /(CHCl2 CF3 +SF6 )が40%におけるガス圧力と非晶質シリコン膜および窒化珪素膜のエッチングレ−トの関係を示す図である。本発明の方法においてはガス圧力が大きくなるにつれて非晶質シリコン膜のエッチングレ−トは増加するが窒化珪素膜のエッチングレ−トはガス圧力が100mTorr以下の範囲においてはガス圧力が大きくなるにつれてエッチングレ−トは増加するがガス圧力が100mTorr以上ではエッチングレ−トが余り変化しない。従って、窒化珪素膜に対する非晶質シリコン膜のエッチング選択比にガス圧力依存性があることを示し、ガス圧力は100〜300mTorrの範囲でエッチングすることによりエッチング選択比を最大にできる。
【0013】以上より、 CHCl2CF3とSF6を含む混合ガスとして非晶質シリコン膜をエッチングする方法において、ガス圧力は100〜300mToorの範囲で、混合ガスの組成比は、CHCl2CF3/(CHCl2CF3+SF6)で30〜70%の範囲であれば従来よりも非晶質シリコン膜のみを選択的に均一性良くエッチングを行うことができる。
【0014】なお上記実施例では、基板1としてガラス基板を用いた場合について説明したが、これに限るものではなく、例えばシリコン等他のものであっても良い。
【0015】
【0016】また、上記実施例では、エッチングガスとしてCHCl2 CF3 とSF6 を含む混合ガスを用いてエッチングを行ったが、エッチングガスに酸素あるいはヘリウム等の希ガスを添加してエッチングを行っても良い。
【0017】
【0018】また、上記実施例では、ソ−ス電極およびドレイン電極のようなパタ−ン形成された金属性導電膜をマスクにしてドライエッチングする場合について説明したが、これに限るものではなく、パタ−ン形成されたフォトレジストであっても良い。
【0019】
【発明の効果】以上のようにこの発明によれば、基板上に窒化珪素膜を形成する工程と、上記窒化珪素膜上に非晶質シリコン膜を形成する工程と、上記非晶質シリコン膜上にマスク材をパターン形成する工程と、上記マスク材で覆われていない非晶質シリコン膜の領域をCHCl2CF3ガスとSF6ガスとを含む混合ガスであって、ガス組成比CHCl2CF3/(CHCl2CF3+SF6が30〜70%である混合ガス中でドライエッチングすることによって、上記窒化珪素膜の表面を露出させて上記非晶質シリコン膜をパターン化する工程、とを備えて液晶表示装置を製造するので、特にガス組成比CHCl2CF3/(CHCl2CF3+SF6)が30〜70%である混合ガス中でドライエッチングすることにより、窒化珪素膜との選択性が良く、または均一性の良いドライエッチングが可能となり、薄膜トランジスタを用いた液晶表示装置等の製造においてトランジスタ特性が均一で、欠陥が少ない薄膜トランジスタアレイを高歩留まりで得ることができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施例に使用する装置の一例である平行平板型ドライエッチング装置の概略構成図である。
【図2】この発明の一実施例による薄膜トランジスタアレイにおける非晶質シリコン膜のドライエッチング方法を説明する断面図である。
【図3】この発明の一実施例による薄膜トランジスタアレイにおける非晶質シリコン膜のドライエッチング方法を説明する断面図である。
【図4】この発明の一実施例による非晶質シリコン膜のドライエッチング特性を示す特性図である(CHCl2 CF3 とSF6 のガス組成比と非晶質シリコン膜および窒化珪素膜のエッチングレ−トおよび窒化珪素膜に対する非晶質シリコン膜のエッチング選択比の関係)。
【図5】この発明の一実施例による非晶質シリコン膜のドライエッチング特性を示す特性図である(CHCl2 CF3 とSF6 のガス組成比と非晶質シリコン膜のエッチング均一性の関係)。
【図6】この発明の一実施例による非晶質シリコン膜のドライエッチング特性を示す特性図である(ガス圧力と非晶質シリコン膜および窒化珪素膜のエッチングレ−トおよび窒化珪素膜に対する非晶質シリコン膜のエッチング選択比の関係)。
【符号の説明】
1 基板
2 上部電極
3 下部電極
4 高周波発振器
5 画素電極
6 ゲート電極
7 ゲート絶縁膜
8 i−a−Si
9 チャンネル保護膜
10 n−a−Si
11 ソース電極
12 ドレイン電極

【特許請求の範囲】
【請求項1】 窒化珪素膜上に形成された非晶質シリコン膜をドライエッチングする液晶表示装置の製造方法であって、基板上に窒化珪素膜を形成する工程と、上記窒化珪素膜上に非晶質シリコン膜を形成する工程と、上記非晶質シリコン膜上にマスク材をパターン形成する工程と、上記マスク材で覆われていない非晶質シリコン膜の領域をCHCl2CF3ガスとSF6ガスとを含む混合ガスであって、ガス組成比CHCl2CF3/(CHCl2CF3+SF6)が30〜70%である混合ガス中でドライエッチングすることによって、上記窒化珪素膜の表面を露出させて上記非晶質シリコン膜をパターン化する工程、とを備えた液晶表示装置の製造方法。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【特許番号】第2924425号
【登録日】平成11年(1999)5月7日
【発行日】平成11年(1999)7月26日
【国際特許分類】
【出願番号】特願平4−60862
【出願日】平成4年(1992)3月18日
【公開番号】特開平5−267239
【公開日】平成5年(1993)10月15日
【審査請求日】平成9年(1997)6月9日
【出願人】(000006013)三菱電機株式会社 (33,312)
【参考文献】
【文献】特開 昭61−131456(JP,A)
【文献】特開 平3−42824(JP,A)
【文献】特開 平5−160079(JP,A)
【文献】特開 平5−226654(JP,A)
【文献】特開 平4−271120(JP,A)