(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
（１）基板上に設けたクロムからなる第１の電極および該基板を覆ってチッ化ケイ素からなる絶縁膜を成膜する工程と、
（２）該絶縁膜をドライエッチングしてパターニングしてコンタクトホールを形成する工程と、
（３）クロム、アルミニウムおよびインジウム・スズ酸化物のうちのいずれかからなる第２の電極を形成して該第２の電極と前記第１の電極とのコンタクトをとる工程と
からなるアクティブマトリクス基板のコンタクトホール形成方法であって、前記（２）の工程において、第１のドライエッチングガスが４フッ化炭素ガスと酸素ガスとの混合ガスであり、かつ、該酸素ガスの流量が４フッ化炭素ガスの流量よりも多いエッチング条件で前記絶縁膜をドライエッチングしてパターニングしてコンタクトホールを形成するアクティブマトリクス基板のコンタクトホール形成方法。 
【請求項２】
前記酸素ガスの流量が、総流量の５０％以上９５％以下である請求項１記載のコンタクトホール形成方法。
【請求項３】
前記第１のドライエッチングガスがさらに不活性ガスを含んだ混合ガスである請求項１記載のアクティブマトリクス基板のコンタクトホール形成方法。
【請求項４】
前記不活性ガスがアルゴンガスおよびヘリウムガスのうちのいずれかである請求項３記載のアクティブマトリクス基板のコンタクトホール形成方法。
【請求項５】
前記（２）の工程において、フッ素系ガス単独およびフッ素系ガスと酸素ガスとの混合ガスのうちのいずれかである第２のドライエッチングガスで前記絶縁膜の総エッチング量の５０％以上１００％以下までエッチングしたのち、前記第１のドライエッチングガスを使ったエッチング条件で所望の量までエッチングする請求項１記載のアクティブマトリクス基板のコンタクトホール形成方法。
【請求項６】
前記（２）の工程において、前記第１のドライエッチングガスが、さらに不活性ガスを含んだ混合ガスである請求項５記載のアクティブマトリクス基板のコンタクトホール形成方法。
【請求項７】
基板と、基板上に形成された第１の電極と、該第１の電極および該基板を覆って成膜されたチッ化ケイ素からなる絶縁膜と、該絶縁膜を貫通して形成されたコンタクトホールと、該コンタクトホールを覆って形成された第２の電極とを備えたアクティブマトリクス基板であって、前記第１の電極がクロムからなり、かつ、前記第２の電極がインジウム・スズ酸化物からなり、さらに該コンタクトホールを介して該第２の電極が前記第１の電極の上部に直接コンタクトされてなり、前記コンタクトホールが４フッ化炭素ガスと酸素ガスの混合ガスであって、酸素ガスの流量が４フッ化炭素の流量より大きいエッチングガスでドライエッチングして形成されてなるアクティブマトリクス基板。
【請求項８】
アクティブマトリクス基板と、対向基板と、該両基板に挟持されてなる液晶材料とからなり、該アクティブマトリクス基板が、基板と、基板上に形成された第１の電極と、該第１の電極および該基板を覆って成膜されたチッ化ケイ素からなる絶縁膜と、該絶縁膜を貫通して形成されたコンタクトホールと、該コンタクトホールを覆って形成された第２の電極とを備えた液晶表示装置であって、前記第１の電極がクロムからなり、かつ、前記第２の電極がインジウム・スズ酸化物からなり、さらに該コンタクトホールを介して該第２の電極が前記第１の電極の上部に直接コンタクトされてなり、前記コンタクトホールが４フッ化炭素ガスと酸素ガスの混合ガスであって、酸素ガスの流量が４フッ化炭素の流量より大きいエッチングガスでドライエッチングして形成されてなる液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、絶縁性基板上に形成された絶縁膜や半導体膜にコンタクトホールを形成する方法に関する。さらに詳しくは、本発明は、液晶表示装置に用いられるアクティブマトリクス基板として絶縁性基板上に形成されたクロムまたはクロム化合物からなる電極と上部電極との電気的コンタクト用の穴（以下、コンタクトホールという）を形成するドライエッチング方法およびドライエッチング後の処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
マトリックス型液晶表示装置は、通常、半導体薄膜からなる薄膜トランジスタ（ｔｈｉｎ  ｆｉｌｍ  ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ、以下、ＴＦＴという）が設けられた基板と対向基板との２枚の基板のあいだに液晶が挟持され、この表示材料に対して、画素ごとに選択的に電圧が印加されるようにして構成されている。対向基板上には、対向電極、カラーフィルタおよびブラックマトリクスが設けられている。このようなＴＦＴアレイ基板を用いた液晶表示装置（ｌｉｑｕｉｄ  ｃｒｙｓｔａｌ  ｄｉｓｐｌａｙ、以下、ＬＣＤという）を、以下、ＴＦＴ−ＬＣＤという。
【０００３】
ＴＦＴアレイ基板は、ガラスなどからなる絶縁性基板上に各画素ごとにマトリックス状にＴＦＴおよび画素電極が少なくとも設けられ、その他、配向膜や必要に応じて蓄積容量が設けられるとともに、ゲート配線やソース配線などの信号線が設けられている。
【０００４】
このようなＴＦＴアレイ基板を用いた液晶表示装置を作製するにはガラス基板上にＴＦＴ、ゲート配線、ソース配線およびその他の共通配線をアレイ状に作製して表示領域とするとともに、入力端子、予備配線および駆動回路などを表示領域の周辺に配設する。このとき、それぞれの機能を発現させるために導電膜や絶縁膜を必要に応じて配設する。また、対向基板上には対向電極を設けるとともにカラーフィルタ、ブラックマトリックスを設ける。
【０００５】
ＴＦＴアレイ基板と対向基板とを作製したのち、のちに２枚の基板のあいだに液晶材料が注入されうるように所望の隙間を有する状態にして両基板をその周囲で貼りあわせる。そののち、２枚の基板のあいだの隙間に液晶材料を注入して液晶表示装置を作製する。
【０００６】
液晶表示装置に用いられるＴＦＴアレイ基板や対向基板には、いわゆる薄膜技術を利用して種々の半導体装置や固体装置が設けられている。これらの半導体装置や固体装置には、半導体膜や絶縁膜、導電膜が用いられている。
【０００７】
液晶表示装置においては、画素とゲート配線とをコンタクトさせるために、また、画素とソース配線とをコンタクトさせるため、また、画素とドレイン配線とをコンタクトさせるために、さらに、配線どうしをコンタクトさせるために、層間絶縁膜を介して必要な箇所にコンタクトホールが設けられる。層間絶縁膜を貫通するコンタクトホールの形成にはドライエッチング法が使われている。ドライエッチングのためのガスとしてはＳＦ６ガス、ＣＦ４ガス、又はこれらのガスと酸素ガスや不活性ガスなどとの混合ガスがよく使われている。中でもエッチングレートや、下地膜との選択性の観点から６フッ化イオウガスと酸素ガスの組み合わせが最も一般的である。
【０００８】
コンタクトホールの形成に関しては、通常、目的の膜に対するフォトレジストのエッチングレートの比をコントロールすることによって、テーパのある穴形状のコンタクトホールを形成する。
【０００９】
この際、フッ素ガスに酸素ガスを混合したガスを用いるのであるが、酸素ガスの流量比を増やすとレジストが速くエッチングされ、コンタクトホール寸法が大きくなったりエッチング中にレジストパターンがなくなる場合があるので、酸素ガス流量は他の混合ガスの流量以下に抑えられている。また、エッチング直後には、レジスト表面のダメージ層を取り去るために酸素プラズマ処理がなされるのが一般的である。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
クロムからなる膜（以下、クロム膜という）は、絶縁膜（ＳｉＮ）のエッチング条件ではほとんどエッチングされない。そのため、クロム膜にはその表面にガスが吸着したり、エッチングによる反応生成物が再付着したりする。したがって、コンタクトホールの上にＩＴＯからなる導電膜を成膜したばあいに、クロム膜とＩＴＯ膜の良好なコンタクトはえられなかった。
【００１１】
クロム膜の上に、同じクロムからなるもう１つの膜を形成するばあいのように同じ材料でコンタクトホールを介して接触させた場合、電気抵抗値は低い場合が多い。また、デバイスによっては抵抗値が数ｋΩでもよい場合もある。よって、とくにこれまで問題とはなっていなかった。しかし、クロム膜配線を形成し、途中に別の工程を経て最後にＩＴＯ膜を成膜してコンタクトをとるばあいは、単純にこれまでのドライエッチング条件を適用すると、コンタクト抵抗が数ＭΩ程度と極端に高くなり使用できない。また、表示特性を上げる等、パネルとしての特性上の問題からも抵抗値としては数ｋΩから一桁以上低下させる必要性が生じてきた。
【００１２】
発明者らによる調査の結果、コンタクトホールを介してコンタクトされる配線材料の組合わせのうち下層側にクロムのように絶縁膜に対するエッチング条件ではほとんどエッチングされない材料で、上層側はＩＴＯまたはアルミニウム等のように、上層側と下層側とで異種の材料の組合わせとなるばあいに特にコンタクト抵抗が高くなることがわかった。
【００１３】
このような従来の問題を解決し、低いコンタクト抵抗を得ることのできるアクティブマトリクス基板、該基板のコンタクトホール形成方法および該基板を用いた液晶表示装置を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
特に、クロム膜とＩＴＯ膜のコンタクト抵抗を低下させるための検討を行った結果、エッチング条件および、エッチング後の後処理条件によって、コンタクト抵抗を著しく下げることができることがわかった。
【００１５】
このような後処理条件の１つとしてエッチング後の、酸素によるプラズマ処理が効果があることがわかった。プラズマ処理による効果は、処理圧力への依存性が強いという特徴がある。従来のレジストアッシング条件はダメージを受けたレジスト表面層の剥離のみを考えているため抵抗を増大させているばあいが多いこともわかった。したがって、レジストアッシング条件の見直しが必要である。とくに、一度酸素プラズマ処理をしてコンタクト抵抗を増大させると、抵抗値を元に戻したり下げたりするということはドライエッチング装置単独で行うのは非常に難しい。
【００１６】
ドライエッチングでコンタクト抵抗を制御しない手段としては（コンタクト抵抗を増大させてしまったばあいなど）、ウェット処理が有効なばあいがある。しかし、ウェット処理するばあいでも単にクロムがエッチングされるエッチング液によって処理しても好ましい結果をうることができず、酸化剤が入ったエッチング液を用いなければならないということも見出された。
【００１７】
また、量産工程における処理枚数などの制約により、前述した手段をとることができないばあいには、ドライエッチング条件のうち酸素ガス流量を増やすことで、解決できる。ただし、穴寸法やテーパ角などの理由によって制約を受けることとなり、酸素プラズマ処理を追加した方が良いばあいもある。
【００１８】
このようにプラズマ処理することによってクロム電極の表面に付着するガスあるいは生成物が、減少し、または無くなり、上層側のＩＴＯ膜やその他の導電体と良好なコンタクトがえられることとなる。
【００１９】
このような、発明者らの研究による成果に基づいて、低いコンタクト抵抗をうるために、本発明の請求項１にかかわるコンタクトホール形成方法は、（１）基板上に設けたクロムからなる第１の電極および該基板を覆ってチッ化ケイ素からなる絶縁膜を成膜する工程と、
（２）該絶縁膜をドライエッチングしてパターニングしてコンタクトホールを形成する工程と、
（３）クロム、アルミニウムおよびインジウム・スズ酸化物のうちのいずれかからなる第２の電極を形成して該第２の電極と前記第１の電極とのコンタクトをとる工程と
からなるアクティブマトリクス基板のコンタクトホール形成方法であって、前記（２）の工程において、第１のドライエッチングガスが４フッ化炭素（ＣＦ4）ガスと酸素ガスとの混合ガスであり、かつ、該酸素ガスの流量が４フッ化炭素ガスの流量よりも多いエッチング条件で前記絶縁膜をドライエッチングしてパターニングしてコンタクトホールを形成する。
【００２１】
本発明の請求項２にかかわるコンタクトホール形成方法において、前記酸素ガスの流量が、総流量の５０％以上９５％以下であることが、実用上、好ましい。
【００２２】
本発明の請求項３にかかわるコンタクトホール形成方法において、前記第１のドライエッチングガスにさらに不活性ガスを混合すれば、基板面内のエッチングレートの均一性が良好であるので好ましい。
【００２３】
本発明の請求項４にかかわるコンタクトホール形成方法において、前記不活性ガスがアルゴンおよびヘリウムのうちのいずれかを用いることが一般的である。
【００２４】
本発明の請求項５にかかわるコンタクトホール形成方法の前記（２）の工程において、フッ素系ガス単独およびフッ素系ガスと酸素ガスとの混合ガスのうちのいずれかである第２のドライエッチングガスで前記絶縁膜の総エッチング量の５０％以上１００％以下までエッチングしたのち、第１のドライエッチングガスを使ったエッチング条件で所望の量までエッチングすれば、絶縁膜が厚い場合でもレジストパターンがなくならずにエッチングができる。
【００２５】
本発明の請求項６にかかわるコンタクトホール形成方法の前記（２）の工程において、前記第１のドライエッチングガスにさらに不活性ガスを混合する場合があり、２段階でエッチングする場合でも、エッチングの均一性を小さくできるので好ましい。この場合の混合ガスとしては、アルゴンおよびヘリウム等が一般的である。
【００３６】
本発明の請求項７にかかわるアクティブマトリクス基板は、基板と、基板上に形成された第１の電極と、該第１の電極および該基板を覆って成膜されたチッ化ケイ素からなる絶縁膜と、該絶縁膜を貫通して形成されたコンタクトホールと、該コンタクトホールを覆って形成された第２の電極とを備えたアクティブマトリクス基板であって、前記第１の電極はクロムからなり、かつ、前記第２の電極はインジウム・スズ酸化物からなり、さらに該コンタクトホールを介して該第２の電極が前記第１の電極の上部に直接コンタクトされてなり、前記コンタクトホールが４フッ化炭素ガスと酸素ガスの混合ガスであって、酸素ガスの流量が４フッ化炭素の流量より大きいエッチングガスでドライエッチングして形成されている。
【００３７】
本発明の請求項８にかかわる液晶表示装置は、アクティブマトリクス基板と、対向基板と、該両基板に挟持されてなる液晶材料とからなり、該アクティブマトリクス基板が、基板と、基板上に形成された第１の電極と、該第１の電極および該基板を覆って成膜されたチッ化ケイ素からなる絶縁膜と、該絶縁膜を貫通して形成されたコンタクトホールと、該コンタクトホールを覆って形成された第２の電極とを備えた液晶表示装置であって、前記第１の電極はクロムからなり、かつ、前記第２の電極はインジウム・スズ酸化物からなり、さらに該コンタクトホールを介して該第２の電極が前記第１の電極の上部に直接コンタクトされてなり、前記コンタクトホールが４フッ化炭素ガスと酸素ガスの混合ガスであって、酸素ガスの流量が４フッ化炭素の流量より大きいエッチングガスでドライエッチングして形成されている。
【００３８】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【００３９】
実施の形態１
まず、本発明の一実施の形態にかかわる、アクティブマトリクス基板およびアクティブマトリクス基板のコンタクトホール形成方法について説明する。図１は、アクティブマトリクス基板中のコンタクトホールの構造を示す断面説明図である。図において、１は絶縁性基板であり、２は第１の電極であるクロム膜のゲート電極であり、３はゲート絶縁膜として設けた絶縁膜であり、４は透明導電膜であり、この導電膜をパターニングして、第２の電極である画素電極を形成する。なお、本実施の形態においては、絶縁膜上などに半導体膜を設けない構造について説明しているが、ＴＦＴアレイ基板の設計の都合により半導体膜を設けることもある。このばあい、コンタクトホールが半導体膜をも貫通する場合も生じるが、以下に説明するコンタクトホールの形成方法は、半導体膜をも貫通するばあいにも適用することができる。
【００４０】
つぎに、かかるコンタクト部分に示したコンタクトホールの形成方法をコンタクト部分の製造工程にしたがって説明する。
【００４１】
まず、第１の工程として、絶縁性基板１の上に成膜されたゲート電極２の上にゲート絶縁膜を成膜する。絶縁性基板１はたとえばガラス板であり、寸法３７０ｍｍ×４７０ｍｍ、厚さ０．７ｍｍ程度のものを用い、ゲート電極２は、画素に走査信号を入力するために設けられ、たとえばクロムまたはクロム化合物からなり、スパッタ法によって所望の位置に厚さ４００ｎｍ程度に形成される。ゲート絶縁膜３は、たとえば窒化ケイ素からなり、ＣＶＤ法によって、ゲート電極およびゲート電極が形成されていない部分の絶縁性基板１の全面を覆って厚さ４００ｎｍ程度に形成する。ゲート絶縁膜の材料として窒化ケイ素のかわりに酸化ケイ素なども同様に用いることができる。
【００４２】
つぎに、第２の工程として、いわゆるフォトリソグラフィー技術により、コンタクトホールを形成する。すなわち、ゲート絶縁膜３上の所望の位置にレジストパターンをつけてドライエッチングによってコンタクトホールを形成する。レジストは所望の位置に厚さ１．６μｍ程度に塗布し、乾燥し、１６０℃でベークされる。ドライエッチングはたとえば６フッ化イオウガス（ＳＦ６  ｇａｓ）と酸素ガスとの混合ガスを用いて圧力１６Ｐａ程度、パワー２０００Ｗ程度という条件で行ない、ゲート絶縁膜に、ゲート電極に達するホールを穴あけする。
【００４３】
つぎに、第３の工程として導電膜４を成膜し、さらにフォトリソグラフィー技術によりパターニングして、コンタクトホールを介してゲート電極と画素電極とのコンタクトをとる。導電膜はたとえばＩＴＯであり、スパッタ法によって厚さ１００ｎｍ程度に形成される。コンタクトホール形成のためのドライエッチング処理中は、クロム膜の表面はプラズマに常にさらされている。この表面が、エッチングガスである程度エッチングできれば、反応ガスがクロム膜の表面についてもすぐに除去されるのであるが、クロムはシリコンおよび窒化シリコンのための一般的なドライエッチング条件ではほとんどエッチングされないので、クロム膜の表面に吸着した、ガスやドライエッチングによる反応生成物（以下、吸着物ともいう）はとれにくい。これらの吸着物によりＩＴＯ膜とのコンタクトが不良となり、コンタクト抵抗の増大をもたらす。
【００４４】
クロム膜の表面の吸着物を少なくする方法の考え方としては、大きく分けて２通りある。エッチング中に付着しないようにするか、または、付着した物をあとから取り除くかである。
【００４５】
まず、第１の、エッチング中に付着しないようにする方法としては、エッチングガス中の酸素ガスの比率を多くして、不必要な反応ガスと結合させてチャンバーの外へ排気する方法がある。この方法は、もともとエッチングガス中に若干含まれている酸素ガスの流量比を増やすだけなので、一見簡単な方法である。しかし、酸素ガスの流量比を増やすとレジストのエッチングレートが上がり、パターンシフト（レジストパターンと、エッチングされたパターンの寸法のずれ）が大きくなったり、レジストパターン自体がエッチング中に無くなったりする。したがって、絶縁膜が非常に薄いばあいすなわち、エッチング時間が短いばあいでないと適用不可能である。また、混合ガスの中のフッ素系ガスを、通常よく使われている６フッ化イオウガスではなく、４フッ化炭素ガスとしたのは、クロム膜の表面の吸着量が少なく、コンタクト抵抗が、６フッ化イオウガスを用いたものよりも、約１桁良いことが発明者らによって見出されたためである。
【００４６】
絶縁膜の厚さが１００ｎｍ程度であるばあいのエッチング条件は以下の通りである（ＲＩＥは反応性イオンエッチングであることを示す）。
【００４７】
エッチングモード：ＲＩＥ
高周波電圧電源  ：１３．５６ＭＨｚ、３００Ｗ
エッチングガス  ：４フッ化炭素ガス／３０ｓｃｃｍと酸素ガス／８０ｓｃｃｍとの混合ガス
ガスの処理圧    ：５Ｐａ
電極板間隔      ：６５ｍｍ
電極板温度      ：２５℃
実施の形態１において４フッ化炭素ガス（ＣＦ４  ｇａｓ）と酸素ガスとの混合ガスが用いられ、酸素ガスの流量が４フッ化炭素ガスの流量よりも多くなるように設定した。酸素ガスの流量は総流量の５０％以上９５％以下であることが好ましい。ここで５０％以上と限定する理由は吸着量が増える臨界の比率がこの程度であるためであり、９５％以下と限定する理由は酸素ガス流量の比率が大きくなると、窒化シリコンのエッチングレートが落ちるとともに、レジストのエッチングレートが増加し、エッチングが可能な限度であるためである。さらには７０％以上９５％以下とすることが吸着が起こりにくい点で好ましい。
【００４８】
なお、実施の形態１のばあいにドライエッチングに用いる混合ガスに不活性ガスをさらに混合するとエッチングレートの面内ばらつきを小さくしてエッチングの均一性を向上することができる。不活性ガスとしては、たとえばアルゴンガスもしくはヘリウムガスまたはその両方を用いることができ、入手の容易なガスを用いてエッチングの均一性を向上できる。不活性ガスを混合するばあいの、混合ガス中の酸素ガスの流量比も５０％以上９５％以下である。
【００４９】
本実施の形態においては、第２の電極が、ＩＴＯからなる透明導電膜である場合を説明したが、第２の電極の材料としては、クロムまたはアルミニウムを用いた場合でも、これまでよりも低いコンタクト抵抗を得ることができる。
【００５０】
実施の形態２
実施の形態２は、窒化ケイ素からなる絶縁膜の厚さが１００〜４００ｎｍ程度のばあいに適用する。
【００５１】
エッチングモード：ＲＩＥ
高周波電圧電源  ：１３．５６ＭＨｚ、１０００Ｗ
エッチングガス  ：４フッ化炭素ガス／５０ｓｃｃｍと酸素ガス／６０ｓｃｃｍとの混合ガス
ガスの処理圧    ：５Ｐａ
電極板間隔      ：６５ｍｍ
電極板温度      ：２５℃
ここに示したエッチング条件以外の他の製造条件や用いる電極材料の種類などは実施の形態１と同じであり、実施の形態１と同じ効果を得ることができる。
【００５２】
実施の形態３
実施の形態３において、窒化ケイ素からなる絶縁膜のエッチングの大部分すなわち、全エッチング量の５０％以上１００％以下を従来の、レジストとの選択比が大きいエッチング条件によって行う。酸素ガスの流量を増やして２段目エッチングおよびオーバーエッチングする。ここでエッチング量を５０％以上と限定する理由は５０％未満で切り替えた場合、レジストが２段目のエッチングでなくなる場合があり、また、エッチングの均一性からみても５０％まではクロム表面が出るおそれはほとんどない。１００％以下と限定する理由はクロム電極上に吸着物をつけないためである。この２段階エッチングによって、パターンシフト及びパターン消滅の問題は解決できる。
【００５３】
２段階エッチングのエッチングガスなどの条件は
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として、１番目と２番目の切り替え点は、ＥＰＤ（ｅｎｄ  ｐｏｉｎｔ  ｄｅｔｅｃｔｏｒ）で窒素の発光強度をモニターすることによって決定される。２番目の処理時間はエッチングレートを考えて所望の量、たとえば２０％程度のオーバーエッチング量となるように決定する。
【００５４】
ここに示したエッチング条件以外の他の製造条件や用いる電極材料の種類などは実施の形態１と同じであり、実施の形態１と同じ効果を得ることができる。
【００５５】
なお、最初の条件はどのようなガスを使用してもよいわけだが、クロム表面に反応生成物が付着する量は、最初のドライエッチング条件に依存する。たとえば６フッ化イオウガスを主体とするエッチング条件で最初のエッチングを行うときには、後処理なしで良好なコンタクトをうることは難しい。また、２番目のエッチング時間を長くしすぎるとやはりレジストがなくなったり、パターンシフトの量が大きくなったりする。
【００５６】
このような２段階ドライエッチングによって、絶縁膜が厚い場合でもレジストパターンがなくならずにエッチングができる効果を得る。
【００５７】
実施の形態４
以上のように、エッチング中に反応生成物をクロム膜に吸着させないのが実施の形態１〜３であったが、加工条件によっては、反応生成物をクロム膜に吸着させないのはかなり難しいばあいがある。たとえば、ゲート絶縁膜とソース配線上の絶縁膜とを一度にエッチングするばあいがあり、図２は、そのコンタクト部を示した概略断面説明図である。図２に示した符号は、図１と共通に示した１〜４の他、５はソース電極であり、６は絶縁膜であり、１１はゲート端子部であり、１２はソース端子部である。最下層のゲート電極と、その上の絶縁膜のさらに上のソース配線などの電極に同時にコンタクトホールを形成するばあいなどでは、上の方のソース配線用の電極上に穴が開いたのち、さらに最下層のクロム膜の上に穴を開ける時間だけ（ほとんど倍の時間）、上層のソース配線のクロム膜はエッチングガスのプラズマにさらされていることになる。このようなばあいは後処理が必要となる。
【００５８】
実施の形態４および５に記載するコンタクトホール形成方法はエッチング後に酸素プラズマ処理をさらに行うものである。その酸素プラズマ処理の条件をつぎに示す。
【００５９】
エッチングモード：ＰＥ
高周波電圧電源  ：１３．５６ＭＨｚ、１５００Ｗ
エッチングガス  ：酸素ガス／５００ｓｃｃｍ
ガスの処理圧    ：２００Ｐａ
電極板間隔      ：６５ｍｍ
電極板温度      ：２５℃
処理時間        ：３０ｓｅｃ
この酸素プラズマ処理は従来より行われているいわゆるライトアッシングとは目的および効果が異なっている。従来行われていた酸素プラズマ処理は、ドライエッチング中にダメージを受けたレジストの表面層を一部取り去るという目的で行われていた。このばあい、レジストのアッシング量のみで条件を決めていたため、コンタクト抵抗を増大させていたばあいが多かった。
【００６０】
本実施の形態においては、ドライエッチングによってコンタクトホールを形成したのち、同じ装置内で、または別の装置内で酸素ガスを導入して酸素プラズマを発生し、酸素プラズマでコンタクトホールの電極の表面処理をする。本実施の形態において説明した酸素プラズマ処理条件の他、本実施の形態においては、コンタクトホール形成時のドライエッチングはどのような条件で行なってもよい。また、その他の製造条件や用いる電極材料の種類などは実施の形態１と同じである。
【００６１】
このとき、酸素プラズマでの処理圧Ｐが５０Ｐａ≦Ｐ≦４００Ｐａであることが好ましい。４００Ｐａよりも高真空と限定する理由は装置で容易に実現できる限度であるためであり、５０Ｐａよりも低真空と限定する理由はコンタクト抵抗を下げるためである。この範囲で従来の設備の改変等必要とせずに酸素プラズマを得ることができ、コンタクト抵抗を低くすることができる。この範囲の中でも１５０Ｐａ≦Ｐ≦２５０Ｐａ程度の処理圧が実用上、表面処理効果を得やすいので、容易にコンタクト抵抗を低くできる。
【００６２】
なお、この処理は同一処理装置の同一処理室でエッチング後に連続して処理しても良いし、同一処理装置の別の処理室または、一度真空中から出して別の処理装置に移して処理しても良く、同じ効果を得ることができる。
【００６３】
実施の形態５
実施の形態４においては、プラズマエッチングモードでの酸素プラズマ処理を行なったが、プラズマエッチングモードのかわりに反応性イオンエッチング、以下、ＲＩＥという）モードで処理を行うこともできる。ＲＩＥモードで処理することの他の条件は実施の形態４と同じである。かかるＲＩＥモードでの処理の条件の一例を示す。
【００６４】
エッチングモード：ＲＩＥ
高周波電圧電源  ：１３．５６ＭＨｚ、１０００Ｗ
エッチングガス  ：酸素ガス／５００ｓｃｃｍ
ガスの処理圧    ：２００Ｐａ
電極板間隔      ：１３５ｍｍ
電極板温度      ：２５℃
処理時間        ：３０ｓｅｃ
このとき、酸素ガスでの処理圧Ｐが１００Ｐａ≦Ｐ≦４００Ｐａであることが好ましい。処理圧は、電源のＲＦパワーやレジストのアッシングレートなど他のパラメータに応じて最適値を決める。４００Ｐａよりも高真空と限定する理由は装置で容易に実現できる限度であるためであり、１００Ｐａよりも低真空と限定する理由はコンタクト抵抗を低くするためである。さらに、酸素プラズマでの処理圧Ｐが１５０≦Ｐ≦２５０Ｐａとすることによりコンタクト抵抗を低くできる点でとくに好ましい。このようにして酸素プラズマによってコンタクトホールの電極表面を表面処理することにより、表面に形成された反応物を除去することができ、低い値の良好なコンタクトがとれる。
【００６５】
図３にＲＩＥモードでの酸素プラズマ処理後の３５μｍ角での、クロム膜とＩＴＯ膜とのコンタクト抵抗について、酸素ガスの処理圧力のコンタクト抵抗への影響を示す。図３によるとコンタクト抵抗は酸素プラズマ条件によってかなり大きく変わり、低真空の方が低い抵抗をうる結果となる。また、図４に酸素プラズマ処理時間とコンタクト抵抗の関係を示す。図４によれば、短時間では充分な効果がえられないばあいがあり、３０秒程度の処理は必要であることがわかる。なお、この必要な時間はコンタクトホール形成時のエッチング条件によっても変わる。コンタクト性は酸素プラズマのＲＦパワーにも影響される。しかも、いったん酸素プラズマ処理でコンタクト抵抗を増大させてしまうと、こののちに追加でプラズマ処理をしてもコンタクト抵抗が改善されないばあいがあり、ここでの酸素プラズマ処理の条件には注意が必要である。なお、この処理は同一処理装置の同一処理室でエッチング後に連続して処理できるし、同一処理装置の別の処理室または、一度真空中から出して別の処理装置に移して行うこともでき、同じ効果を得ることができる。
【００６６】
なお、実施の形態４および５ではクロム膜表面がエッチングにさらされる時間が長い場合としたが、絶縁膜が薄い場合ももちろん有効である。
【００６７】
実施の形態６
また、ドライエッチングの条件または基板処理数の関係で実施の形態１から実施の形態５において説明した対策がとれないときおよび、付着物を逆にとれなくしてしまった場合には、ウェットエッチングで表面層を取り去るという方法もある。ドライエッチングのかわりにウェットエッチングで表面層を取り去ること以外の点は実施の形態４と同じである。
【００６８】
実施の形態６の方法では、通常のドライエッチングののちに硝酸セリウムアンモニウムと硝酸の混合液にドライエッチングした基板をいれ、クロム表面をきれいにする。このばあい、通常はドライエッチング直後に行うが、レジスト除去後でもとくに問題はない。なお、一般的にクロムのエッチング液として用いられている硝酸セリウムアンモニウムと過塩素酸の混合液ではコンタクト抵抗を低減させるのは不可能である。しかし、硝酸セリウムアンモニウムと硝酸の混合液を用いると、付着物の除去が可能である。詳しいメカニズムはわかっていないが、他のエッチング液でも、クロム膜をエッチングできるエッチング液の中には、付着物および表面層を除去し、良好なコンタクトを確保できるものがある。
【００６９】
この場合、クロム膜はエッチングされるので、なくならないように表面層だけを取り去るように制御しなければならない。
【００７０】
実施の形態７
以上、実施の形態１から実施の形態６までに説明したコンタクトホール形成方法にしたがって作製したアクティブマトリクス基板および、このアクティブマトリクス基板を用いた液晶表示装置について説明する。
【００７１】
アクティブマトリクス基板およびこのアクティブマトリクス基板を用いた液晶表示装置の構成およびその製法は従来技術によるものと同様である。
【００７２】
たとえば、絶縁性基板上にクロム膜を成膜し、パターニングする。その上にゲート絶縁膜である窒化ケイ素膜および半導体層であるシリコン膜をＣＶＤで成膜し、シリコン膜をパターニングして、ＴＦＴ部分およびその近傍のみに存在するようにする。その上にソース・ドレイン電極であるクロム膜を成膜し、パターニングする。この上に絶縁膜を形成し、実施の形態１から６までに説明したうちのいずれかの方法でコンタクトホールを形成する。そして画素電極であるＩＴＯ膜を成膜し、パターニングして、アクティブマトリクス基板を完成する。実施の形態１から６までの方法を使ってコンタクトホールを形成するため、コンタクト抵抗が低く、クロム膜上に、ＩＴＯ膜などを直接コンタクトする構成でアクティブマトリクス基板を作製するプロセスが可能となり、低いコンタクト抵抗が実現できるという効果を得た。また、本発明にかかわるアクティブマトリクス基板を用いた液晶表示装置はコンタクト抵抗にかかわる不良発生がない優れた品質を有するという効果を得た。
【００７３】
【発明の効果】
以上説明した方法によって、クロム膜上に絶縁膜である窒化ケイ素を成膜し、ドライエッチングによってコンタクトホールを形成し、ＩＴＯ膜を成膜したばあいでも良好なコンタクトが実現できる。
【００７４】
本発明の請求項１にかかわるアクティブマトリクス基板のコンタクトホール形成方法は、（１）基板上に設けたクロムからなる第１の電極および該基板を覆ってチッ化ケイ素からなる絶縁膜を成膜する工程と、（２）該絶縁膜をドライエッチングしてパターニングしてコンタクトホールを形成する工程と、（３）クロム、アルミニウムおよびインジウム・スズ酸化物のうちのいずれかからなる第２の電極を形成して該第２の電極と前記第１の電極とのコンタクトをとる工程とからなるアクティブマトリクス基板のコンタクトホール形成方法であって、前記（２）の工程において、第１のドライエッチングガスが４フッ化炭素ガスと酸素ガスとの混合ガスであり、かつ、該酸素ガスの流量が４フッ化炭素ガスの流量よりも多いエッチング条件で前記絶縁膜をドライエッチングしてパターニングしてコンタクトホールを形成するので、後処理が必要とならずコンタクト抵抗が低いという効果を奏する。
【００７６】
本発明の請求項２記載の発明によれば、前記酸素ガスの流量が、総流量の５０％以上９５％以下であるので、実用上好ましい範囲で低い抵抗のコンタクトを得るという効果を奏する。
【００７７】
本発明の請求項３記載の発明によれば、前記第１のドライエッチングガスがさらに不活性ガスを含んだ混合ガスであると基板面内のエッチングレートのばらつきを小さくできるという効果を奏する。
【００７８】
本発明の請求項４記載の発明によれば、前記不活性ガスがアルゴンガスおよびヘリウムガスのうちのいずれかであるので一般的なガスを用いてドライエッチングできるという効果を奏する。
【００７９】
本発明の請求項５記載の発明によれば、（２）の工程において、フッ素系ガス単独およびフッ素系ガスと酸素ガスとの混合ガスのうちのいずれかである第２のドライエッチングガスで前記絶縁膜の総エッチング量の５０％以上１００％以下までエッチングしたのち、前記エッチング条件で所望の量までオーバーエッチングする場合は、絶縁膜が厚い場合でもレジストパターンがなくならずにエッチングができるという効果を奏する。
【００８０】
本発明の請求項６記載の発明によれば、前記（２）の工程において、前記第１のドライエッチングガスが、さらに不活性ガスを含んだ混合ガスであると、２段階でエッチングする場合でも基板面内のエッチングレートのばらつきを小さくできるという効果を奏する。
【００９１】
本発明の請求項７記載の発明にかかわるアクティブマトリクス基板は、基板と、基板上に形成された第１の電極と、該第１の電極および該基板を覆って成膜されたチッ化ケイ素からなる絶縁膜と、該絶縁膜を貫通して形成されたコンタクトホールと、該コンタクトホールを覆って形成された第２の電極とを備えたアクティブマトリクス基板であって、前記第１の電極がクロムからなり、かつ、前記第２の電極がインジウム・スズ酸化物からなり、さらに該コンタクトホールを介して該第２の電極が前記第１の電極の上部に直接コンタクトされてなり、前記コンタクトホールが４フッ化炭素ガスと酸素ガスの混合ガスであって、酸素ガスの流量が４フッ化炭素の流量より大きいエッチングガスでドライエッチングして形成されているので、コンタクト抵抗にかかわる不良発生がない優れた品質を得るという効果を奏する。
【００９２】
本発明の請求項８記載の発明にかかわる液晶表示装置は、アクティブマトリクス基板と、対向基板と、該両基板に挟持されてなる液晶材料とからなり、該アクティブマトリクス基板が、基板と、基板上に形成された第１の電極と、該第１の電極および該基板を覆って成膜されたチッ化ケイ素からなる絶縁膜と、該絶縁膜を貫通して形成されたコンタクトホールと、該コンタクトホールを覆って形成された第２の電極とを備えた液晶表示装置であって、前記第１の電極がクロムからなり、かつ、前記第２の電極がインジウム・スズ酸化物からなり、さらに該コンタクトホールを介して該第２の電極が前記第１の電極の上部に直接コンタクトされてなり、前記コンタクトホールが４フッ化炭素ガスと酸素ガスの混合ガスであって、酸素ガスの流量が４フッ化炭素の流量より大きいエッチングガスでドライエッチングして形成されているので、コンタクト抵抗にかかわる不良発生がない優れた品質を得るという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかわるアクティブマトリクス基板のコンタクト部分を示した断面説明図である。
【図２】ゲート絶縁膜とソース電極上の絶縁膜とを一度にエッチングするばあいのコンタクト部を示した概略断面説明図である。
【図３】酸素プラズマ処理圧力とコンタクト抵抗との関係を示すグラフである。
【図４】酸素プラズマ処理時間とコンタクト抵抗との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１  絶縁性基板、２  ゲート電極、３  ゲート絶縁膜、４  導電膜、５  ソース電極、６  絶縁膜。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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