非晶質シリコン膜のドライエッチング方法
【目的】 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。
【構成】 平行平板型ドライエッチング装置の接地電極上に被エッチング物を載置し、一部水素を塩素あるいは弗素で置換した炭化水素とＳＦ6 の混合ガスを主成分とする反応ガスをエッチングガスとして用いたものである。
【構成】 平行平板型ドライエッチング装置の接地電極上に被エッチング物を載置し、一部水素を塩素あるいは弗素で置換した炭化水素とＳＦ6 の混合ガスを主成分とする反応ガスをエッチングガスとして用いたものである。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】 本発明は、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、特に液晶表示装置等に用いられる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】この発明に係る非晶質シリコン膜のドライエッチング方法は、平行平板型ドライエッチング装置の接地電極上に被エッチング物を載置し、一部水素を塩素あるいは弗素で置換した炭化水素とＳＦ6 の混合ガスを主成分とする反応ガスをエッチングガスとして用いたものである。
【０００７】
【作用】この発明における非晶質シリコン膜のドライエッチング方法は、エッチングガスに含まれる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 により窒化珪素膜等の絶縁膜のエッチングレートを低減させ、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良くなる。
【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、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 を含む混合ガスをエッチング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混合ガスの組成比は、ＣＨＣｌ2 ＣＦ3 ／（ＣＨＣｌ2 ＣＦ3 ＋ＳＦ6 ）が３０〜５０％の範囲で、ガス圧力は１００〜３００ｍＴｏｒｒの範囲で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】また、上記実施例では、一部水素を塩素あるいは弗素で置換した炭化水素としてＣＨＣｌ2 ＣＦ3 を用いた場合について説明したが、ＣＨＣｌＦ2 等であっても良い。
【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】また、上記実施例では、窒化珪素膜である場合について説明したが、酸化珪素膜、酸化タンタル膜等の絶縁膜であっても良い。
【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、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 を含むガスを使用して非晶質シリコン膜をドライエッチングするので、窒化珪素膜等の絶縁膜との選択性が良く、均一性の良いドライエッチング方法が得られ、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
【０００１】
【産業上の利用分野】 本発明は、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、特に液晶表示装置等に用いられる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】この発明に係る非晶質シリコン膜のドライエッチング方法は、平行平板型ドライエッチング装置の接地電極上に被エッチング物を載置し、一部水素を塩素あるいは弗素で置換した炭化水素とＳＦ6 の混合ガスを主成分とする反応ガスをエッチングガスとして用いたものである。
【０００７】
【作用】この発明における非晶質シリコン膜のドライエッチング方法は、エッチングガスに含まれる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 により窒化珪素膜等の絶縁膜のエッチングレートを低減させ、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良くなる。
【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、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 を含む混合ガスをエッチング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混合ガスの組成比は、ＣＨＣｌ2 ＣＦ3 ／（ＣＨＣｌ2 ＣＦ3 ＋ＳＦ6 ）が３０〜５０％の範囲で、ガス圧力は１００〜３００ｍＴｏｒｒの範囲で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】また、上記実施例では、一部水素を塩素あるいは弗素で置換した炭化水素としてＣＨＣｌ2 ＣＦ3 を用いた場合について説明したが、ＣＨＣｌＦ2 等であっても良い。
【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】また、上記実施例では、窒化珪素膜である場合について説明したが、酸化珪素膜、酸化タンタル膜等の絶縁膜であっても良い。
【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、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 を含むガスを使用して非晶質シリコン膜をドライエッチングするので、窒化珪素膜等の絶縁膜との選択性が良く、均一性の良いドライエッチング方法が得られ、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】 基板上に形成された非晶質シリコン膜、例えば液晶表示装置等に用い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において、平行平板型ドライエッチング装置の接地電極上に被エッチング物を載置し、一部水素を塩素あるいは弗素で置換した炭化水素とＳＦ6 の混合ガスを主成分とする反応ガスをエッチングガスとして用い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。
【請求項１】 基板上に形成された非晶質シリコン膜、例えば液晶表示装置等に用い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において、平行平板型ドライエッチング装置の接地電極上に被エッチング物を載置し、一部水素を塩素あるいは弗素で置換した炭化水素とＳＦ6 の混合ガスを主成分とする反応ガスをエッチングガスとして用い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。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開平５−２６７２３９
【公開日】平成５年（１９９３）１０月１５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
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【公開日】平成５年（１９９３）１０月１５日
【国際特許分類】
【出願日】平成４年（１９９２）３月１８日
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
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