(57)【要約】【課題】  ＳＦ6等の地球温暖化の一因となるガスを用いずに、窒化シリコン膜上のアモルファスシリコン膜を良好にドライエッチングする。【解決手段】  ゲート絶縁膜３の上面には真性アモルファスシリコン膜２１およびｎ型アモルファスシリコン膜２４が成膜され、その上にはレジスト膜２６、２７が形成されている。そして、エッチングガスとしてフッ素ガス（１００ｓｃｃｍ）および塩素ガス（１００〜１０００ｓｃｃｍ）の混合ガスを用いた反応性イオンエッチングを行なうと、ｎ型アモルファスシリコン膜２４および真性アモルファスシリコン膜２１が連続してドライエッチングされ、そのエッチングレートは約１５００Å／ｍｉｎであった。この場合、真性アモルファスシリコン膜２１が完全に除去されると、下地の窒化シリコンからなるゲート絶縁膜３が露出され、この露出されたゲート絶縁膜３がある程度ドライエッチングされるが、そのエッチングレートは約４００Å／ｍｉｎであった。したがって、この場合の選択比は約４である。【選択図】      図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
フッ素ガスおよび塩素ガスを含む混合ガスを用いた平行平板型のドライエッチングによりシリコン膜をドライエッチングすることを特徴とするシリコン膜のドライエッチング方法。
【請求項２】
請求項１に記載の発明において、前記ドライエッチングはカソードカップリングによるドライエッチングであることを特徴とするシリコン膜のドライエッチング方法。
【請求項３】
請求項１に記載の発明において、前記ドライエッチングはアノードカップリングによるドライエッチングであることを特徴とするシリコン膜のドライエッチング方法。
【請求項４】
請求項１に記載の発明において、前記シリコン膜は窒化シリコン膜上に形成されていることを特徴とするシリコン膜のドライエッチング方法。
【請求項５】
請求項１に記載の発明において、前記混合ガスはさらに不活性ガスを含むことを特徴とするシリコン膜のドライエッチング方法。
【請求項６】
請求項１に記載の発明において、前記フッ素ガスに対する前記塩素ガスの流量比は１〜１０であることを特徴とするシリコン膜のドライエッチング方法。
【請求項７】
請求項１に記載の発明において、前記フッ素ガスに対する前記塩素ガスの流量比は１〜２０であることを特徴とするシリコン膜のドライエッチング方法。
【請求項８】
請求項１に記載の発明において、前記ドライエッチングは１〜１００Ｐａの真空雰囲気下で行うことを特徴とするシリコン膜のドライエッチング方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明はシリコン膜のドライエッチング方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、従来の薄膜トランジスタには、逆スタガ型のものがある（例えば、特許文献１参照）。この薄膜トランジスタでは、基板の上面にゲート電極が設けられている。ゲート電極を含む基板の上面にはゲート絶縁膜が設けられている。ゲート電極上におけるゲート絶縁膜の上面には真性アモルファスシリコンからなる半導体薄膜が設けられている。半導体薄膜の上面両側にはｎ型アモルファスシリコンからなるオーミックコンタクト層が設けられている。各オーミックコンタクト層の上面にはソース電極およびドレイン電極が設けられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−７９３４２号公報（図５）
【０００４】
ところで、上記従来の薄膜トランジスタにおけるオーミックコンタクト層および半導体薄膜の形成方法では、ゲート絶縁膜の上面に成膜された真性アモルファスシリコン膜（半導体薄膜形成用膜）およびｎ型アモルファスシリコン膜（オーミックコンタクト層形成用膜）を連続してドライエッチングしている。この場合、エッチングガスとしてはＳＦ6（六フッ化イオウ）ガスを用いている（特許文献１の第１３０段落）。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記従来のドライエッチング方法で使用するエッチングガスとしてのＳＦ6は、近年、地球温暖化の一因として問題視されるようになってきており、したがってこれに替わる代替ガスの選択が重要な課題となっている。
【０００６】
そこで、この発明は、ＳＦ6等の地球温暖化の一因となるガスを用いずに、アモルファスシリコン等のシリコン膜を良好にドライエッチングすることができるシリコン膜のドライエッチング方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１に記載の発明は、フッ素ガスおよび塩素ガスを含む混合ガスを用いた平行平板型のドライエッチングによりシリコン膜をドライエッチングすることを特徴とするものである。
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記ドライエッチングはカソードカップリングによるドライエッチングであることを特徴とするものである。
請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記ドライエッチングはアノードカップリングによるドライエッチングであることを特徴とするものである。
請求項４に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記シリコン膜は窒化シリコン膜上に形成されていることを特徴とするものである。
請求項５に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記混合ガスはさらに不活性ガスを含むことを特徴とするものである。
請求項６に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記フッ素ガスに対する前記塩素ガスの流量比は１〜１０であることを特徴とするものである。
請求項７に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記フッ素ガスに対する前記塩素ガスの流量比は１〜２０であることを特徴とするものである。
請求項８に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記ドライエッチングは１〜１００Ｐａの真空雰囲気下で行うことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００８】
この発明によれば、フッ素ガスおよび塩素ガスを含む混合ガスを用いた平行平板型のドライエッチングによりアモルファスシリコン等のシリコン膜をドライエッチングすることにより、ＳＦ6等の地球温暖化の一因となるガスを用いずに、アモルファスシリコン等のシリコン膜を良好にドライエッチングすることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】この発明のドライエッチング方法を含む製造方法により製造された薄膜トランジスタパネルの一例の断面図。
【図２】図１に示す薄膜トランジスタパネルの製造方法の一例において、当初の工程の断面図。
【図３】図２に続く工程の断面図。
【図４】図３に続く工程の断面図。
【図５】図４に続く工程の断面図。
【図６】図５に続く工程の断面図。
【図７】ドライエッチング装置の一例の概略構成図。
【図８】ドライエッチング装置の他の例の概略構成図。
【図９】トランジスタ特性を説明するために示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
図１はこの発明のドライエッチング方法を含む製造方法により製造された薄膜トランジスタパネルの一例の断面図を示す。この薄膜トランジスタパネルはガラス基板１を備えている。ガラス基板１の上面の所定の箇所にはクロム等からなるゲート電極２が設けられている。ゲート電極２を含むガラス基板１の上面には窒化シリコンからなるゲート絶縁膜３が設けられている。
【００１１】
ゲート電極２上におけるゲート絶縁膜３の上面の所定の箇所には真性アモルファスシリコンからなる半導体薄膜４が設けられている。半導体薄膜４の上面の所定の箇所には窒化シリコンからなるチャネル保護膜５が設けられている。チャネル保護膜５の上面両側およびその両側における半導体薄膜４の上面にはｎ型アモルファスシリコンからなるオーミックコンタクト層６、７が設けられている。オーミックコンタクト層６、７の各上面にはクロム等からなるソース電極８およびドレイン電極９が設けられている。
【００１２】
ここで、ゲート電極２、ゲート絶縁膜３、半導体薄膜４、チャネル保護膜５、オーミックコンタクト層６、７、ソース電極８およびドレイン電極９により、逆スタガ型でチャネル保護膜型の薄膜トランジスタ１０が構成されている。
【００１３】
薄膜トランジスタ１０を含むゲート絶縁膜３の上面には窒化シリコンからなるオーバーコート膜１１が設けられている。ソース電極８の所定の箇所に対応する部分におけるオーバーコート膜１１にはコンタクトホール１２が設けられている。オーバーコート膜１１の上面の所定の箇所にはＩＴＯからなる画素電極１３がコンタクトホール１２を介してソース電極８に接続されて設けられている。
【００１４】
次に、この薄膜トランジスタパネルの製造方法の一例について説明する。まず、図２に示すように、ガラス基板１の上面の所定の箇所に、スパッタ法により成膜されたクロム等からなる金属膜をフォトリソグラフィ法によりパターニングすることにより、ゲート電極２を形成する。
【００１５】
次に、ゲート電極２を含むガラス基板１の上面に、プラズマＣＶＤ法により、窒化シリコンからなるゲート絶縁膜３、真性アモルファスシリコン膜（半導体薄膜形成用膜）２１および窒化シリコン膜（チャネル保護膜形成用膜）２２を連続して成膜する。次に、窒化シリコン膜２２の上面のチャネル保護膜形成領域に、印刷法等により塗布されたレジスト膜をフォトリソグラフィ法によりパターニングすることにより、レジスト膜２３を形成する。
【００１６】
次に、レジスト膜２３をマスクとして窒化シリコン膜２２をドライエッチングすると、レジスト膜２３下以外の領域における窒化シリコン膜２２が除去され、図３に示すように、レジスト膜２３下にチャネル保護膜５が形成される。次に、レジスト膜２３を剥離する。
【００１７】
次に、図４に示すように、チャネル保護膜５を含む真性アモルファスシリコン膜２１の上面に、プラズマＣＶＤ法により、ｎ型アモルファスシリコン膜（オーミックコンタクト層形成用膜）２４を成膜する。次に、ｎ型アモルファスシリコン膜２４の上面に、スパッタ法により、クロム等からなるソース・ドレイン電極形成用膜２５を成膜する。
【００１８】
次に、ソース・ドレイン電極形成用膜２５の上面のソース電極形成領域およびドレイン電極形成領域に、印刷法等により塗布されたレジスト膜をフォトリソグラフィ法によりパターニングすることにより、レジスト膜２６、２７を形成する。
【００１９】
次に、レジスト膜２６、２７をマスクとしてソース・ドレイン電極形成用膜２５をウェットエッチングすると、レジスト膜２６、２７下以外の領域におけるソース・ドレイン電極形成用膜２５が除去され、図５に示すように、レジスト膜２６、２７下にソース電極８およびドレイン電極９が形成される。
【００２０】
次に、レジスト膜２６、２７およびチャネル保護膜５をマスクとしてｎ型アモルファスシリコン膜２４および真性アモルファスシリコン膜２１を連続して後述の如くドライエッチングすると、レジスト膜２６、２７下以外の領域におけるｎ型アモルファスシリコン膜２４が除去され、且つ、レジスト膜２６、２７およびチャネル保護膜５下以外の領域における真性アモルファスシリコン膜２１が除去され、図６に示すように、ソース電極８およびドレイン電極９下にオーミックコンタクト層６、７が形成され、且つ、オーミックコンタクト層６、７およびチャネル保護膜５下に半導体薄膜４が形成される。次に、レジスト膜２６、２７を剥離する。
【００２１】
次に、図１に示すように、薄膜トランジスタ１０を含むゲート絶縁膜３の上面に、プラズマＣＶＤ法により、窒化シリコンからなるオーバーコート膜１１を成膜する。次に、オーバーコート膜１１の所定の箇所に、フォトリソグラフィ法により、コンタクトホール１２を形成する。
【００２２】
次に、オーバーコート膜１１の上面の所定の箇所に、スパッタ法により成膜されたＩＴＯ膜をフォトリソグラフィ法によりパターニングすることにより、画素電極１３をコンタクトホール１２を介してソース電極８に接続させて形成する。かくして、図１に示す薄膜トランジスタパネルが得られる。
【００２３】
次に、上記製造方法においてドライエッチングを行なうためのドライエッチング装置の一例について、図７に示す概略構成図を参照して説明する。このドライエッチング装置は、平行平板型であり、反応容器３１を備えている。反応容器３１内の下部には下部電極３２が設けられ、上部には上部電極３３が設けられている。この場合、下部電極３２は高周波電源３４に接続され、上部電極３３は接地されている。下部電極３２の上面には被加工物３５が載置されるようになっている。反応容器３１の下部の所定の箇所は配管３６を介して真空ポンプ３７に接続されている。
【００２４】
反応容器３１の上部中央部にはガス導入管３８が上部電極３３の中央部を貫通して設けられている。ガス導入管３６は共通配管３９に接続されている。共通配管３９には第１、第２の配管４０、４１が接続されている。第１、第２の配管４０、４１には第１、第２の電磁弁４２、４３および第１、第２のマスフローコントローラ４４、４５が介在されている。第１、第２の配管４０、４１の各先端部にはボンベ等からなるフッ素ガス供給源４６および塩素ガス供給源４７が接続されている。
【００２５】
次に、上記構成のドライエッチング装置を用いて、下部電極３２の上面に載置された被加工物３５が図５に示す状態にあり、窒化シリコンからなるゲート絶縁膜３上のｎ型アモルファスシリコン膜２４および真性アモルファスシリコン膜２１を連続してドライエッチングする場合について説明する。まず、真空ポンプ３７の駆動により、反応容器３１内のガスを排出し、反応容器３１内の圧力を１０Ｐａとした。
【００２６】
次に、第１、第２の電磁弁４２、４３を開弁し、フッ素ガス供給源４６および塩素ガス供給源４７から供給されるフッ素ガスおよび塩素ガスの混合ガスをガス導入管３８から反応容器３１内に導入する。この場合、第１、第２のマスフローコントローラ４４、４５によりフッ素ガスおよび塩素ガスの各流量を調整し、フッ素ガスの流量を１００ｓｃｃｍとし、塩素ガスの流量を１００〜１０００ｓｃｃｍとした。また、高周波電源３４から１３．５６ＭＨｚの高周波電力７００Ｗを印加した。
【００２７】
すると、レジスト膜２７、２８およびチャネル保護膜５下以外の領域におけるｎ型アモルファスシリコン膜２４および真性アモルファスシリコン膜２１が連続してドライエッチングされて除去され、そのエッチングレートは約１５００Å／ｍｉｎであった。この場合、真性アモルファスシリコン膜２１が完全に除去されると、下地の窒化シリコンからなるゲート絶縁膜３が露出され、この露出されたゲート絶縁膜３がある程度ドライエッチングされて除去されるが、そのエッチングレートは約４００Å／ｍｉｎであった。したがって、この場合の選択比は約４倍であり、実用可能である。しかも、フッ素ガスの温暖化係数はゼロであり、温暖化ガスの排出量の抑制に大きく寄与することができる。
【００２８】
なお、フッ素ガス供給源４６は、窒素、ヘリウム、ネオン、アルゴン等の不活性ガスのいずれか１種または複数種のガスで希釈された希釈フッ素ガスを供給するものであってもよい。例えば、窒素ガスで２０ｖｏｌ％に希釈された希釈フッ素ガスの流量を５００ｓｃｃｍ（フッ素ガスのみの流量は１００ｓｃｃｍ）とし、塩素ガスの流量を１００〜１０００ｓｃｃｍとしてもよい。
【００２９】
また、フッ素ガス供給源４６とは別に不活性ガス供給源を設けるようにしてもよい。また、上記のいずれの場合でも、フッ素ガスに対する塩素ガスの流量比は１〜１０であるが、１〜２０の範囲内であればよい。さらに、反応容器３１内の圧力は１〜１００Ｐａの範囲内であればよい。
【００３０】
ところで、図７に示すドライエッチング装置では、被加工物３５が載置される下部電極３２に高周波を印加して、接地された上部電極３３側つまりカソード側の陰極降下電圧を発生しやすくし、放電によって発生したイオンを反応に利用したものであり、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）と呼ばれており、カソードカップリングによるドライエッチングである。
【００３１】
このカソードカップリングによるドライエッチングでは、サイドエッチングの少ない異方性エッチングが可能である。しかしながら、カソードカップリングによるドライエッチングでは、カソード側の陰極降下電圧によるイオン衝撃がトランジスタ特性にダメージを与えることがある。そこで、次に、イオンダメージを低減することができる場合について説明する。
【００３２】
図８はドライエッチング装置の他の例の概略構成図を示す。このドライエッチング装置において、図７に示すドライエッチング装置と異なる点は、下部電極３２を接地し、上部電極３３を高周波電源３４に接続した点である。したがって、このドライエッチング装置では、アノードカップリングによるドライエッチングが行なわれ、カソードカップリングによるドライエッチングの場合と比較して、イオンダメージを低減することができる。
【００３３】
そして、アノードカップリングによるドライエッチングの場合とカソードカップリングによるドライエッチングの場合とにおけるトランジスタ特性（Ｖｇ（ゲート電圧）−Ｉｄ（ドレイン電流）特性）を調べたところ、図９に示す結果が得られた。図９から明らかなように、実線で示すアノードカップリングの場合では、点線で示すカソードカップリングの場合と比較して、立上り部分のコブがなくなり、トランジスタ特性が改善されている。
【００３４】
ところで、このドライエッチング装置において、エッチング条件を上記の場合と同じとし、すなわち、反応容器３１内の圧力を１０Ｐａとし、フッ素ガスの流量を１００ｓｃｃｍとし、塩素ガスの流量を１００〜１０００ｓｃｃｍと、高周波電源３４から１３．５６ＭＨｚの高周波電力７００Ｗを印加したところ、ｎ型アモルファスシリコン膜２４および真性アモルファスシリコン膜２１のエッチングレートは約１５００Å／ｍｉｎであり、下地の窒化シリコンからなるゲート絶縁膜３のエッチングレートは約５００Å／ｍｉｎであった。したがって、この場合の選択比は約３倍であり、実用可能である。
【００３５】
なお、上記実施形態では、アモルファスシリコンを用いた薄膜トランジスタにおいて、窒化シリコンからなるゲート絶縁膜３の上面に成膜された真性アモルファスシリコン膜２１およびｎ型アモルファスシリコン膜２４をドライエッチングする場合について説明したが、これに限定されるものではない。
【００３６】
例えば、多結晶シリコンを用いた薄膜トランジスタにおいて、窒化シリコン膜の上面に成膜された多結晶シリコン膜をドライエッチングするようにしてもよい。また、シリコンを用いた薄膜ダイオード（ＴＥＤ：Thin Eilm Diode）において、窒化シリコン膜の上面に成膜されたシリコン膜をドライエッチングするようにしてもよい。
【符号の説明】
【００３７】
１  ガラス基板
２  ゲート電極
３  ゲート絶縁膜
４  半導体薄膜
５  チャネル保護膜
６、７  オーミックコンタクト層
８  ソース電極
９  ドレイン電極
１０  薄膜トランジスタ
１１  オーバーコート膜
１２  コンタクトホール
１３  画素電極
２１  真性アモルファスシリコン膜
２２  窒化シリコン膜
２３  レジスト膜
２４  ｎ型アモルファスシリコン膜
２５  ソース・ドレイン電極形成用膜
２６、２７  レジスト膜
３１  反応容器
３２  下部電極
３３  上部電極
３４  高周波電源
３５  被加工物
３７  真空ポンプ
３８  ガス導入管
４２、４３  電磁弁
４４、４５  マスフローコントローラ
４６  フッ素ガス供給源
４７  塩素ガス供給源
【図１】
2010004058.tif 000003
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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