(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルミニウムを主成分とした金属膜上に、酸化アルミニウムを主成分とした酸化膜が被覆され、これら金属膜および酸化膜を除去する酸化膜のエッチング方法において、
前記金属膜をこの金属膜に対向させる対向電極とともに水素イオン濃度指数（ｐＨ）が４以下のエッチング溶液中に浸し、
前記金属膜および前記対向電極間に与える電位を、標準水素電極に対し−１．８Ｖの値よりも卑の電位と制御して前記酸化膜を除去し、
この酸化膜除去後に前記金属膜および前記対向電極間に与える電位を変化させて前記金属膜の表面を除去する
ことを特徴とする酸化膜のエッチング方法。
【請求項２】
前記エッチング溶液は、フッ化水素酸を含む溶液である
ことを特徴とする請求項１記載の酸化膜のエッチング方法。
【請求項３】
アルミニウムを主成分としたゲート電極上に、酸化アルミニウムを主成分としたゲート絶縁膜が被覆され、これらゲート電極およびゲート絶縁膜を除去する薄膜トランジスタの製造方法において、
前記ゲート電極をこのゲート電極に対向させる対向電極とともに水素イオン濃度指数（ｐＨ）が４以下のエッチング溶液中に浸し、
前記ゲート電極および前記対向電極間に与える電位を、標準水素電極に対し−１．８Ｖの値よりも卑の電位と制御して前記ゲート絶縁膜を除去し、
このゲート絶縁膜除去後に前記ゲート電極および前記対向電極間に与える電位を変化させて前記ゲート電極の表面を除去し、
前記ゲート電極にゲート電極端子を設ける
ことを特徴とする薄膜トランジスタの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、金属膜上に酸化膜が被膜され、これら酸化膜および金属膜をエッチングするエッチング方法および薄膜トランジスタの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、大型の画面をもつ液晶表示装置用の薄膜トランジスタ（ＴＦＴ：Thin Film Transistor）アレイが普及しつつある。
【０００３】
ここで、従来の、ゲート線がガラス基板上に位置する逆スタガ型薄膜トランジスタアレイの製造方法を、図３を参照して説明する。
【０００４】
まず、図３（ａ）に示すように、ガラス基板１上に、純アルミニウム、あるいは、数％以下の微量な不純物を含んだアルミニウム（Ａｌ）からなるゲート電極２が配線され、このゲート電極２の表面を陽極酸化などの方法によって酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）とし、第１のゲート絶縁膜３を形成する。
【０００５】
続いて、図３（ｂ）に示すように、これら第１のゲート絶縁膜３を含むガラス基板１上に、たとえば酸化ケイ素膜（ＳｉＯＸ）の第２のゲート絶縁膜４を形成し、アモルファス・シリコン層からなる半導体層５を形成し、この半導体層５上にエッチング・ストッパ用の窒化ケイ素層からなるエッチングストッパ層６を形成する。
【０００６】
その後、図３（ｃ）に示すように、一方のゲート電極２に給電部を形成するための第２のゲート絶縁膜４、第１のゲート絶縁膜３およびゲート電極２の穴穿けを行なう。
【０００７】
さらに、図３（ｄ）に示すように、第２のゲート絶縁膜４上にＩＴＯ（Indium Tin Oxide）からなる画素電極７を形成し、エッチングストッパ層６上に画素電極７に接続されたソース電極８およびドレイン電極９を形成して薄膜トランジスタ10を作製するとともに、穿孔されたゲート電極２、第１のゲート絶縁膜３および第２のゲート絶縁膜４には、給電部となるパッド電極11を装着し、薄膜トランジスタアレイ12が形成される。
【０００８】
ここで、ゲート電極２、第１のゲート絶縁膜３および第２のゲート絶縁膜４の穴穿けの工程について考えると、ＳｉＯＸの第２のゲート絶縁膜４およびＡｌ２Ｏ３の第１のゲート絶縁膜３の穴穿けの後にゲート電極２を残す必要がある。
【０００９】
ところが、第１のゲート絶縁膜３のＡｌ２Ｏ３と、ゲート電極２のＡｌとを選択的にエッチングすることは非常に困難であり、現在はフッ化水素酸を含むエッチング溶液中に浸して、第１のゲート絶縁膜３のＡｌ２Ｏ３を一定時間エッチングし、その後エッチングを停止するという方法で穴穿けしている。
【００１０】
しかし、この方法では場所によりエッチング速度にむらがあること、エッチング速度の再現性に幅があることから、実際の工程ではエッチング時間を長くとる必要がある。したがって、この方法でエッチングを行なうとゲート電極２を均一の厚さで残すことが困難であり、ゲート電極２のＡｌが薄くなったり、あるいは、無くなる場合があり、ゲート電極２に給電部を形成する工程での不良発生の原因となっている。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
上述のように、図３に示す従来技術では、ゲート電極２に給電部を形成する工程において、ゲート電極２であるＡｌを均一の厚さで残すことが困難であり、パッド電極11との接触不良を引き起こす原因となるおそれがある問題を有している。
【００１２】
本発明は、上記問題点に鑑みなされたもので、金属膜および酸化膜を有するもののエッチングを確実に行なう酸化膜のエッチング方法および薄膜トランジスタの製造方法を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明は、アルミニウムを主成分とした金属膜上に、酸化アルミニウムを主成分とした酸化膜が被覆され、これら金属膜および酸化膜を除去する酸化膜のエッチング方法において、前記金属膜をこの金属膜に対向させる対向電極とともに水素イオン濃度指数（ｐＨ）が４以下のエッチング溶液中に浸し、前記金属膜および前記対向電極間に与える電位を、標準水素電極に対し−１．８Ｖの値よりも卑の電位と制御して前記酸化膜を除去し、この酸化膜除去後に前記金属膜および前記対向電極間に与える電位を変化させて前記金属膜の表面を除去する。
【００１４】
そして、前記エッチング溶液は、フッ化水素酸を含む溶液であるため、確実かつ適切に金属膜をエッチングする。
【００１５】
また、本発明は、アルミニウムを主成分としたゲート電極上に、酸化アルミニウムを主成分としたゲート絶縁膜が被覆され、これらゲート電極およびゲート絶縁膜を除去する薄膜トランジスタの製造方法において、前記ゲート電極をこのゲート電極に対向させる対向電極とともに水素イオン濃度指数（ｐＨ）が４以下のエッチング溶液中に浸し、前記ゲート電極および前記対向電極間に与える電位を、標準水素電極に対し−１．８Ｖの値よりも卑の電位と制御して前記ゲート絶縁膜を除去し、このゲート絶縁膜除去後に前記ゲート電極および前記対向電極間に与える電位を変化させて前記ゲート電極の表面を除去し、前記ゲート電極にゲート電極端子を設けるもので、ゲート電極が均質になる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施の形態について、図面に示す薄膜トランジスタの製造方法を参照して説明する。なお、図３に示す従来例と対応する部分には、同一符号を付して説明する。
【００１７】
まず、図１（ａ）に示すように、ガラス基板１上に純アルミニウム（Ａｌ）、あるいは、数％以下の微量な不純物を含んだアルミニウム（Ａｌ）を３０００オングストロームの膜厚でスパッタリングにより蒸着し、パターン化して金属膜のゲート電極２を形成し、続いてゲート電極２のＡｌの表面を陽極酸化により酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）膜としての第１のゲート絶縁膜３で被覆する。
【００１８】
続いて、図１（ｂ）に示すように、これら第１のゲート絶縁膜３を含むガラス基板１上に、たとえば酸化ケイ素膜（ＳｉＯＸ）の第２のゲート絶縁膜４を形成し、アモルファス・シリコン（ａ−ＳｉＯＸ）層の半導体層５を形成し、この半導体層５上にエッチング・ストッパ用の窒化ケイ素層であるエッチングストッパ層６を形成する。
【００１９】
その後に、図１（ｃ）に示すように、ゲート電極２に給電部を形成するために、第１のゲート絶縁膜３および第２のゲート絶縁膜４の穴穿けを行なう。
【００２０】
ここで、この工程で使用する装置について、図２を参照して説明する。
【００２１】
図２に示すように、第１の水槽21に４９％フッ化水素酸水溶液を約２０％含んだ水溶液エッチング溶液22を満たし、この水溶液エッチング溶液22中にゲート電極２、第１のゲート絶縁膜３および第２のゲート絶縁膜４が形成されたガラス基板１および対向電極23を互いに対向させて浸漬させる。なお、第１のゲート絶縁膜３および第２のゲート絶縁膜４の穴穿けを行なわない部分はフォトレジストによって覆われている。
【００２２】
また、第２の水槽24にも第１の水槽21と同様に、４９％フッ化水素酸水溶液を約２０％含んだ水溶液エッチング溶液25を満たし、第１の水槽21および第２の水槽24を塩橋にて接続するとともに、第２の水槽24には参照電極27を浸漬する。
【００２３】
そして、ガラス基板１のゲート電極２、対向電極23および参照電極27をそれぞれ電線28，29，30にてポテンショスタット31に接続し、参照電極27で計測された電位に基づき、ポテンショスタット31にて電位を制御する。なお、ゲート電極２はガラス基板１の周辺部に図示しない電極があり外部に取り出される。
【００２４】
また、エッチングに際しては、ゲート電極２は標準水素電極に対し−３．０Ｖの電位を与えてＡｌを不活態の範囲におく。また、対向電極23には標準水素電極に対し０．０Ｖの電位を与え、この状態で約５分間保持し、ＳｉＯＸの第２のゲート絶縁膜４およびＡｌ２Ｏ３の第１のゲート絶縁膜３を続けてエッチングする。
【００２５】
引き続き、今度はゲート電極２に標準水素電極に対し−１．５Ｖの電位を与えてゲート電極２を活性態の範囲におき、約３０秒間保持し、ガラス基板１を水溶液エッチング溶液22より取り出し、純水にて約５分間洗浄し、窒素雰囲気にて乾燥させる。
【００２６】
次に、図１（ｄ）に示すように、第２のゲート絶縁膜４上にＩＴＯ（Indium Tin Oxide）の画素電極７を形成し、エッチングストッパ層６上に画素電極７に接続されたソース電極８およびドレイン電極９を形成して薄膜トランジスタ10を作製するとともに、穿孔されたゲート電極２、第１のゲート絶縁膜３および第２のゲート絶縁膜４には給電部となるパッド電極11を装着し、薄膜トランジスタアレイ12が形成される。
【００２７】
なお、上記実施の形態ではゲート電極２のＡｌを活性態の範囲におき、約３０秒間保持した後に直ちに水洗したが、ゲート電極２のＡｌを再び不活態の範囲におくような電位、たとえば標準水素電極に対し−３．０Ｖの電位を与えて、一旦エッチングを停止した後に水溶液エッチング溶液22より取り出し、続いて水洗してもよい。
【００２８】
ここで、上述のエッチングについて説明する。
【００２９】
まず、金属元素が電解性の水溶液中で腐食されるか否かの目安としてＰｏｕｒｂａｉｘの電位−ｐＨ平衡図が知られている。そして、ゲート電極２に用いたＡｌについての平衡図を見ると、水素イオン濃度指数ｐＨが４以下で、標準水素電極に対する電位が−１．８Ｖよりも卑（電位ＶがＶ＜−１．８Ｖ）である領域では、Ａｌがイオン化せずに安定に存在する領域（不活態）があることがわかる。そこで、第２のゲート絶縁膜４および第１のゲート絶縁膜３のエッチング工程において、表面がＡｌ２Ｏ３の第１のゲート絶縁膜３で覆われたＡｌのゲート電極２を有するガラス基板１を対向電極23とともにフッ化水素酸を含む水溶液エッチング溶液22中に置き、ゲート電極２のＡｌを不活態の電位に置くことで、ゲート電極２のＡｌの表面をエッチングされない状態に保持することができる。
【００３０】
一方で、ゲート電極２のＡｌ上の第１のゲート絶縁膜３のＡｌ２Ｏ３の表面の電位はＡｌ２Ｏ３が高抵抗の絶縁膜であるため対向電極23の電位によって決まり、対向電極23の電位をＡｌよりも貴の電位でＡｌがイオン化する領域（活性態）にすることにより、Ａｌ２Ｏ３の表面の電位もＡｌが活性態の電位に置くことができる。
【００３１】
また、Ａｌが活性態の電位−ｐＨ領域では、Ａｌ２Ｏ３はＡｌと同様にフッ化水素酸を含むエッチング溶液中でエッチングされることから、この状態にガラス基板１を置くことによりゲート電極２のＡｌ上の第１のゲート絶縁膜３のＡｌ２Ｏ３のみを除去できる。したがって、この場合はエッチング時間を長くとっても、ゲート電極２のＡｌが除去されて薄くなったり、無くなったりすることはない。ただし、この場合、この状態でエッチングを終了させると、Ａｌ／Ａｌ２Ｏ３境界、すなわちゲート電極２および第１のゲート絶縁膜３の境界にはＡｌ２Ｏ３に近い組成の薄膜の残渣が残る。そこで、Ａｌの電位を活性態になるようにしてゲート電極２の表面の薄膜状の残渣の除去を行なう。
【００３２】
【発明の効果】
本発明によれば、金属膜を除去しにくい状態、あるいは、金属膜の表面をエッチングされない状態に保持して酸化膜をエッチングし、対向電極の電位を変化させて金属膜が活性態の電位におくことにより、金属膜を適度にエッチングするため、製品の不良率を低下でき、歩留まりを向上できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の一実施の形態の薄膜トランジスタアレイの製造工程の一部を示す断面図である。
【図２】  同上ゲート絶縁膜の穴穿け工程に用いるエッチング装置を示す説明図である。
【図３】  従来例の薄膜トランジスタアレイの製造工程の一部を示す断面図である。
【符号の説明】
２    金属膜としてのゲート電極
３    酸化膜としての第１のゲート絶縁膜
22 エッチング溶液
23 対向電極
【図１】
0003651509.tif 000002
【図２】
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【図３】
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