(57)【要約】【課題】  信頼性の高い薄膜集積回路を提供する。【解決手段】  本発明の薄膜集積回路は、基板上に形成された窒素を１〜１０％含有される酸化珪素膜と、窒素を１〜１０％含有される酸化珪素膜上に形成されたゲイト絶縁膜と、ゲイト絶縁膜上に形成されたゲイト線と、ゲイト線上に形成された酸化珪素膜と、酸化珪素膜上に形成された窒化珪素膜と、窒化珪素膜上に形成されたソースまたはドレインから延在した配線とを有することを特徴とする。【選択図】  図２
2005026712.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に形成された窒素を１〜１０％含有される酸化珪素膜と、
前記窒素を１〜１０％含有される酸化珪素膜上に形成されたゲイト絶縁膜と、
前記ゲイト絶縁膜上に形成されたゲイト線と、
前記ゲイト線上に形成された酸化珪素膜と、
前記酸化珪素膜上に形成された窒化珪素膜と、
前記窒化珪素膜上に形成されたソースまたはドレインから延在した配線とを有することを特徴とする薄膜集積回路。
【請求項２】
基板上に形成された窒素を１〜１０％含有される酸化珪素膜と、
前記窒素を１〜１０％含有される酸化珪素膜上に形成されたゲイト絶縁膜と、
前記ゲイト絶縁膜上に形成されたゲイト線と、
前記ゲイト線上に形成された窒化珪素膜と、
前記窒化珪素膜上に形成された酸化珪素膜と、
前記酸化珪素膜上に形成されたソースまたはドレインから延在した配線とを有することを特徴とする薄膜集積回路。
【請求項３】
基板上に形成された窒素を１〜１０％含有される酸化珪素膜と、
前記窒素を１〜１０％含有される酸化珪素膜上に形成されたゲイト絶縁膜と、
前記ゲイト絶縁膜上に形成されたゲイト線と、
前記ゲイト線上に形成された窒化珪素膜と、
前記窒化珪素膜上に形成されたソースまたはドレインから延在した配線とを有することを特徴とする薄膜集積回路。
【請求項４】
基板上に形成された窒素を１〜１０％含有される酸化珪素膜と、
前記窒素を１〜１０％含有される酸化珪素膜上に形成されたゲイト絶縁膜と、
前記ゲイト絶縁膜上に形成されたゲイト線と、
前記ゲイト線上に形成された酸化珪素膜と、
前記酸化珪素膜上に形成された窒化珪素膜と、
前記窒化珪素膜上に形成されたソースまたはドレインから延在した配線とを有し、
前記ゲイト線と前記延在した配線とが、前記酸化珪素膜および前記窒化珪素膜のコンタクトホールを介して接続されていることを特徴とする薄膜集積回路。
【請求項５】
基板上に形成された窒素を１〜１０％含有される酸化珪素膜と、
前記窒素を１〜１０％含有される酸化珪素膜上に形成されたゲイト絶縁膜と、
前記ゲイト絶縁膜上に形成されたゲイト線と、
前記ゲイト線上に形成された窒化珪素膜と、
前記窒化珪素膜上に形成された酸化珪素膜と、
前記酸化珪素膜上に形成されたソースまたはドレインから延在した配線とを有し、
前記ゲイト線と前記延在した配線とが、前記窒化珪素膜および前記酸化珪素膜のコンタクトホールを介して接続されていることを特徴とする薄膜集積回路。
【請求項６】
基板上に形成された窒素を１〜１０％含有される酸化珪素膜と、
前記窒素を１〜１０％含有される酸化珪素膜上に形成されたゲイト絶縁膜と、
前記ゲイト絶縁膜上に形成されたゲイト線と、
前記ゲイト線上に形成された窒化珪素膜と、
前記窒化珪素膜上に形成されたソースまたはドレインから延在した配線とを有し、
前記ゲイト線と前記延在した配線とが、前記窒化珪素膜のコンタクトホールを介して接続されていることを特徴とする薄膜集積回路。
【請求項７】
基板上に形成された酸化窒化珪素膜と、
前記酸化窒化珪素膜上に形成されたゲイト絶縁膜と、
前記ゲイト絶縁膜上に形成されたゲイト線と、
前記ゲイト線上に形成された酸化珪素膜と、
前記酸化珪素膜上に形成された窒化珪素膜と、
前記窒化珪素膜上に形成されたソースまたはドレインから延在した配線とを有することを特徴とする薄膜集積回路。
【請求項８】
基板上に形成された酸化窒化珪素膜と、
前記酸化窒化珪素膜上に形成されたゲイト絶縁膜と、
前記ゲイト絶縁膜上に形成されたゲイト線と、
前記ゲイト線上に形成された窒化珪素膜と、
前記窒化珪素膜上に形成された酸化珪素膜と、
前記酸化珪素膜上に形成されたソースまたはドレインから延在した配線とを有することを特徴とする薄膜集積回路。
【請求項９】
基板上に形成された酸化窒化珪素膜と、
前記酸化窒化珪素膜上に形成されたゲイト絶縁膜と、
前記ゲイト絶縁膜上に形成されたゲイト線と、
前記ゲイト線上に形成された窒化珪素膜と、
前記窒化珪素膜上に形成されたソースまたはドレインから延在した配線とを有することを特徴とする薄膜集積回路。
【請求項１０】
基板上に形成された酸化窒化珪素膜と、
前記酸化窒化珪素膜上に形成されたゲイト絶縁膜と、
前記ゲイト絶縁膜上に形成されたゲイト線と、
前記ゲイト線上に形成された酸化珪素膜と、
前記酸化珪素膜上に形成された窒化珪素膜と、
前記窒化珪素膜上に形成されたソースまたはドレインから延在した配線とを有し、
前記ゲイト線と前記延在した配線とが、前記酸化珪素膜および前記窒化珪素膜のコンタクトホールを介して接続されていることを特徴とする薄膜集積回路。
【請求項１１】
基板上に形成された酸化窒化珪素膜と、
前記酸化窒化珪素膜上に形成されたゲイト絶縁膜と、
前記ゲイト絶縁膜上に形成されたゲイト線と、
前記ゲイト線上に形成された窒化珪素膜と、
前記窒化珪素膜上に形成された酸化珪素膜と、
前記酸化珪素膜上に形成されたソースまたはドレインから延在した配線とを有し、
前記ゲイト線と前記延在した配線とが、前記窒化珪素膜および前記酸化珪素膜のコンタクトホールを介して接続されていることを特徴とする薄膜集積回路。
【請求項１２】
基板上に形成された酸化窒化珪素膜と、
前記酸化窒化珪素膜上に形成されたゲイト絶縁膜と、
前記ゲイト絶縁膜上に形成されたゲイト線と、
前記ゲイト線上に形成された窒化珪素膜と、
前記窒化珪素膜上に形成されたソースまたはドレインから延在した配線とを有し、
前記ゲイト線と前記延在した配線とが、前記窒化珪素膜のコンタクトホールを介して接続されていることを特徴とする薄膜集積回路。
【請求項１３】
請求項７乃至請求項１２のいずれか一項において、前記酸化窒化珪素膜は、フッ酸とフッ化アンモニウムと純水を含み、重量比でフッ酸０．９６８％、フッ化アンモニウム０．５１６％で混合した溶液による２３℃でのエッチングレートが２００〜６００Å／分であることを特徴とする薄膜集積回路。
【請求項１４】
請求項１乃至請求項１３のいずれか一項において、前記ゲイト絶縁膜は酸化珪素膜であることを特徴とする薄膜集積回路。
【請求項１５】
請求項１乃至請求項１４のいずれか一項において、前記ソースまたはドレインから延在した配線は、多層金属膜であることを特徴とする薄膜集積回路。
【請求項１６】
請求項１５において、前記多層金属膜は、チタン、アルミニウム、チタンの３層であることを特徴とする薄膜集積回路。
【請求項１７】
請求項１乃至請求項９のいずれか一項に記載の薄膜集積回路を用いたアクティブ型液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガラス等の絶縁基板、あるいは各種基板上に形成された半導体装置  、例えば薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）や薄膜ダイオ−ド（ＴＦＤ）、またはそれらを応用した薄膜集積回路、特にアクティブ型液晶表示装置の作製方法のうち、配線上に形成した絶縁膜、保護膜の除去方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置は、軽量薄型の表示装置としてＴＶ、ワープロ等に多用されている。特に、ＩＣやＬＳＩ等の集積回路の製造技術を応用して各表示画素に薄膜トランジスタ（以後ＴＦＴと記す）等を形成したアクティブマトリクス型液晶表示装置は良好な画像を表示することが可能な液晶表示装置として期待されている。
【０００３】
アクティブマトリクス型液晶表示装置は、通常一対のガラス基板間に液晶材料を挟持し、このガラス基板上にＴＦＴが形成されている構成を取る。ＴＦＴを形成する基板に求められる条件の一つにアルカリ金属の溶出が少ないことが挙げられる。これは、従来の青板ガラスのようにＮａ、Ｋ等が多量に含まれる基板を用いると、Ｎａ、Ｋ等のアルカリ金属がＴＦＴ基板作製中に溶出し、ＴＦＴ特性を大幅に劣化させるからである。このため、一般には上記アルカリ金属の含有量が少ない低アルカリガラスを使用している。
【０００４】
また別の条件として、ＴＦＴ基板作製工程における熱処理工程の後で、基板の縮みが少ないことが求められる。何故なら、熱処理工程後の基板の縮みが大きいとその後のフォトリソグラフィー工程でパターニング用マスクのアライメントマークの位置合わせが困難となるためである。このフォトリソグラフィー工程で許容される基板縮みによるアライメントマークのずれは、２μｍ以下である。熱処理前後で基板サイズを比較すると、２μｍという大きさは、１００ｍｍ□では２０ｐｐｍ、５００ｍｍ□に到っては４ｐｐｍである。ＴＦＴ基板作製工程においては、アモルファスシリコンＴＦＴの場合、３５０℃３時間、低温ポリシリコンＴＦＴの場合、６００℃４時間の熱処理を施す必要が有り、このような熱処理に対して上記の条件を満たすようなガラス基板が要求される。
【０００５】
上記のような（１）低アルカリ含有量、（２）良好な耐熱性の２点を満たすガラスでアクティブマトリクス型液晶表示装置に利用されているものとして、コーニング社製＃７０５９、＃１７３７、日本電気ガラス社製ＮＡ４５等が挙げられる。特に、＃１７３７は歪点が他のガラスに比べ高いため、熱処理後の縮み量が少ない基板として期待されている。
【０００６】
〔従来技術の問題点〕
通常ＴＦＴ基板作製工程中、自然酸化膜除去や酸化珪素、窒化珪素、アルミナ等のエッチングでは、市販の５０％フッ酸と４０％フッ化アンモニウムを１：６から１：１００程度に混合したバッファ−ドフッ酸（ＢＨＦ）または酢酸を含んだＢＨＦ（ＡＢＨＦ）を用いる方法が検討されてきた。フッ酸は通常シリコン酸化膜除去等に用いられ、フッ化アンモニウムはレジスト剥離防止のために添加される。
【０００７】
しかしこれらエッチャントを用いると、上記＃１７３７基板表面に１〜２０μｍ程度の四角形の規則的な形状の結晶が析出し、基板が白濁してしまった。このため、析出部はその他の部分と均等にエッチングされずに、凸部として残ってしまった。このため、その後の成膜状態が悪くなるなど安定な半導体回路を形成することが困難であった。また、基板の白濁は基板の透過率を低下させるものであった。
【０００８】
また、同様の現象が基板上に形成したアルミナ膜を従来のＢＨＦでエッチングしたときにも見られた。しかし、低温ポリシリコンＴＦＴ基板用として従来多用されていた上記＃７０５９はではこの現象は見られなかった。
【０００９】
ここで、上記現象の発生原因を考察するため、表１に＃１７３７と＃７０５９の組成を示した。
【００１０】
【表１】
2005026712.tif 000003
【００１１】
表１に示すように＃１７３７は＃７０５９に比べ、アルミナ（Ａｌ2 Ｏ3 ）の含有量が多い。上記アルミナ膜をエッチングしたあとにも同様の現象が生じたことから、突起物はアルミナが多量に存在する部分に発生するものと考えられる。
【００１２】
一方、エッチャントとして上記ＢＨＦの代わりにフッ酸を１０倍〜１００倍に純水で希釈したＤＨＦを用いると、上記突起物は発生しなかった。さらに、ゲート配線のアルミナ／アルミニウムのＤＨＦのエッチング速度比は１〜２であり、時間制御によってコンタクト開孔にも十分使えるものであった。しかし、ＤＨＦではエッチング中に基板上に形成したレジストが剥離してしまい、ＴＦＴ基板作製工程に導入することが出来なかった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明が解決しようとする課題は、
低アルカリ、高耐熱性ガラス基板上に形成された自然酸化膜、酸化珪素、窒化珪素、アルミナ等のエッチング時に上記に示した突起物の発生がなく、その結果安定なＴＦＴを再現性良く作製することが可能なエッチャントを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明では、従来のＢＨＦの成分であるフッ化アンモニウムの濃度を抑えた比率のエッチング材料で、アルミナ含有量の多い基板上に形成したアルミナ及び酸化珪素、窒化珪素膜のエッチングを行うものである。
【００１５】
より具体的には、主要な構成は少なくともフッ酸とフッ化アンモニウムとを含む水溶液で、重量比で水溶液全体を１００、水溶液中のフッ酸の割合をｘ、フッ化アンモニウムをｙ、水を１００−ｘ−ｙとしたとき、
ｙ＜−２ｘ＋１０    （０＜ｘ≦５、０＜ｙ≦１０）
を満たすような範囲の混合比となっていることを特徴とするエッチング材料にてエッチングを行う。フッ酸は市販の５０％フッ化水素酸であり、フッ化アンモニウムは４０％のフッ化アンモニウム水溶液である。
また、この溶液に界面活性剤が入っていても構わない。
【００１６】
図１に示すのは、アルミナ混合量の多い、低アルカリガラス基板上にＴＦＴを形成する工程である。まず（Ａ）において、基板１０１上に下地酸化膜１０２形成後活性層１０３、１０４、１０５を形成する。次に、酸化珪素などよりなるゲート絶縁膜１０６を形成する。次にアルミニウム等よりなるゲート電極１０７、１０８、１０９、１１０を形成し、エッチング後ゲート電極上に陽極酸化膜を形成した。陽極酸化膜を形成したのちゲート線と陽極酸化用配線を分断する際に上記エッチャントを用いる事ができる。さらに、上記エッチャントは酸化珪素或いは窒化珪素等からなる層間絶縁膜に対してコンタクトホールを開孔させるとき等にも使用することができる。このエッチャントを用いた場合には基板表面には析出物の発生は見られなかった。
【００１７】
〔作用〕
従来のＢＨＦの成分であるフッ化アンモニウムの濃度を抑えた比率のものをエッチャントとして用いることにより、基板上に突起物の発生が無くエッチングする事が可能である。
【００１８】
図８には、アルミナを多量に含む基板上に形成したアルミナ等を、水溶液中にフッ酸、フッ化アンモニウムを含むエッチャントにてエッチングする場合に、フッ酸及びフッ化アンモニウムの混合比によって、良好なエッチングを行える範囲と、基板上の析出物の発生する範囲を重量比で示した。図に示したのは、水溶液全体を１００として、水溶液中のフッ酸（横軸）及びフッ化アンモニウム（縦軸）の各比率を変えた場合、析出物が無い場合と発生する場合の範囲である。本発明に述べる析出物の発生にはフッ化アンモニウムが関与したアルミナ（アルミ）の反応生成物の生成速度と水に対する溶解度が関係しているものと考えられる。図８の斜線の領域は、反応生成物の発生速度より溶解性の方が勝っており、このような範囲がエッチャントとして適切な範囲であり、被エッチング面の平滑性を向上させることができる。また、それ以外の領域は反応生成物の発生速度の方が勝っていると考えられる。この範囲では反応生成物は上述の析出物として発生してしまう。
【発明の効果】
【００１９】
アルミナを多量に含むガラス基板上に形成された、アルミニウムまたはアルミニウムを主成分とする酸化物をエッチングするためのエッチャント（エッチング材料）として、フッ酸、フッ化アンモニウムを主成分とし、且つフッ化アンモニウムの成分を抑えたＢＨＦを用いるため、前述の結晶物の析出がなくエッチングすることが可能となる。
【実施例１】
【００２０】
本実施例を図１、図３、図４、図５を用いて説明する。本実施例は図３に示されるような構成を有するモノリシック型アクティブマトリクス回路を用いた液晶ディスプレーに関する。図１、図４はゲイトドライバーとゲイト線の境界付近および画素ＴＦＴの部分を中心に示したものであり、図３に示されるように、ゲイトドライバーの最終段は、バッファーとしてＣＭＯＳインバータが設けられている。この例に限らず、一般的にゲイト線はゲイトドライバーの最終段のＴＦＴのソース／ドレインに接続され、ゲイト電極に接続されることはない。
【００２１】
また、本実施例のアクティブマトリクス回路の概観は図５（Ａ）に示すようになる。以下、本実施例のモノリシック型アクティブマトリクス回路を得る作製工程について、図１および図４を用いて説明する。まず、基板（コーニング＃１７３７、１００ｍｍ×１００ｍｍ×１．１ｍｍt ）１０１を作製工程中の熱収縮を低減させるため７１０℃、４時間熱アニールした。この熱アニールにより基板は１３００ｐｐｍ収縮した。次に基板１０１上に下地酸化膜１０２として厚さ１０００〜３０００Åの酸化珪素膜を形成した。この酸化膜の形成方法としては、酸素雰囲気中でのスパッタ法やプラズマＣＶＤ法を用いればよい。
【００２２】
その後、プラズマＣＶＤ法やＬＰＣＶＤ法によってアモルファス状もしくは結晶性のシリコン膜を３００〜１５００Å、好ましくは５００〜１０００Å形成した。結晶性シリコン膜を得るには、アモルファスシリコン膜を形成した後、レーザーもしくはそれと同等な強光を照射する（光アニール）か、５００℃以上の温度で長時間の熱アニールをおこなえばよい。また、熱アニールによって結晶化させたのち、光アニールをおこなって、さらに結晶性を高めてもよい。また、熱アニールによる結晶化の際に、特開平６−２４４１０３、同６−２４４１０４に記述されているように、ニッケル等のシリコンの結晶化を促進させる元素（触媒元素）を添加してもよい。なお、本実施例の基板では、この熱アニールによる縮みは１０ｐｐｍであり、後のアライメント工程での不具合はなかった。
【００２３】
次にシリコン膜をエッチングして、周辺駆動回路のＴＦＴ活性層１０３、１０４とマトリクス回路のＴＦＴ活性層１０４を形成した。さらに、酸素雰囲気中でのスパッタ法によって、厚さ５００〜２０００Åの酸化珪素のゲイト絶縁膜１０６を形成した。ゲイト絶縁膜の形成方法としては、プラズマＣＶＤ法を用いてもよい。
【００２４】
本発明においてはゲイト絶縁膜は耐圧が十分に高いことが好ましい。これは陽極酸化工程の際に、ゲイト電極とシリコン活性層の間に高い電界が印加されるためである。したがって、プラズマＣＶＤ法によって得られる酸化珪素膜によってゲイト絶縁膜を形成する場合には、原料ガスとして、一酸化二窒素（Ｎ2 Ｏ）もしくは酸素（Ｏ2 ）とモンシラン（ＳｉＨ4 ）を用いることが好ましかった。（図１（Ａ））
【００２５】
その後、厚さ２０００Å〜５μｍ、好ましくは２０００〜６０００Åのアルミニウム膜（０．１〜０．５重量％のスカンジウムを含有する）をスパッタ法によって基板全面に形成した。そして、これをエッチングして、ゲイト電極もしくはゲイト線１０７、１０８、１０９（１０９’）、１１０（１１０’）および陽極酸化用の配線１２９を形成した。ゲイト線１０９（１０９’）は全て陽極酸化用の配線１２９につながるように設計した。
【００２６】
一方、周辺論理回路のゲイト電極１０７、１０８は陽極酸化用の配線（給電線）１２９とは電気的に絶縁されるようにした。（図１（Ｂ）、図４（Ａ））
その後、基板を電解溶液中に置き、陽極酸化用配線に電流を通じてゲイト線１０９（１０９’）およびゲイト電極１１０（１１０’）の陽極酸化をおこなった。この時電解溶液として、３％の酒石酸を含有するエチレングリコール溶液をアンモニア水で中和したものを用いた。
【００２７】
陽極酸化工程においては図５（Ｂ）に示すように陽極酸化用配線１２９を鰐口クリップ等の給電クリップではさむことによって電流を供給した。この結果、陽極酸化用の配線１２９につながるゲイト線１０９（１０９’）やゲイト電極１１０（１１０’）の上面および側面に陽極酸化物被膜１１１、１１２が得られた。本実施例では１２０Ｖの電圧を印加し、１７００Åとした。
【００２８】
このようにほぼ中性の溶液での陽極酸化によって得られる陽極酸化物は緻密で硬く、耐圧も高い。耐圧は陽極酸化時に印加した最高電圧の７０％以上である。このような陽極酸化物はバリヤ型陽極酸化物と呼ばれる。（図１（Ｃ））
【００２９】
次に、ゲイト線と陽極酸化用配線１２９の境界部分のみをエッチングできるようレジストを形成し、下記のエッチャントを用いて分断エッチングを行った。エッチャントとしてはフッ酸：フッ化アンモニウム：純水＝３：２：１００の体積比（エッチャント中の重量比フッ酸０．９６８％、フッ化アンモニウム０．５１６％）で混合した溶液を用いた。エッチング時間は室温２２℃で、１１秒、３０％のオーバーエッチングを行った。上記比率のエッチャントを用いたことにより、この基板上を顕微鏡で観察したところ基板及びアルミナ表面上には前述の析出物は見られなかった。エッチング後、溝１３０が形成されたことにより、ゲイト線と陽極酸化用配線１２９を切断された。（図４（Ｂ））
【００３０】
その後、イオンドーピング法によって、各ＴＦＴの島状シリコン膜中に、ゲイト電極部（すなわちゲイト電極やその周囲の陽極酸化膜）をマスクとして自己整合的に不純物を注入した。この際には、最初に全面にフォスフィン（ＰＨ3 ）をドーピングガスとして燐を注入し、その後、図の島状領域１０３だけをフォトレジストで覆って、ジボラン（Ｂ2 Ｈ6 ）をドーピングガスとして、島状領域１０４および１０５に硼素を注入した。ドーズ量は、燐は４×１０14〜４×１０15原子／ｃｍ2 、硼素は１〜８×１０15原子／ｃｍ2 とし、硼素のドーズ量が燐を上回るように設定した。この結果、Ｎ型領域１１３、Ｐ型領域１１４、１１５が形成された。（図１（Ｄ））
【００３１】
その後、ＫｒＦエキシマーレーザー（波長２４８ｎｍ、パルス幅２０ｎｓｅｃ）を照射して、上記不純物領域の導入によって、結晶性の劣化した部分の結晶性を改善させた。レーザーのエネルギー密度は２００〜４００ｍＪ／ｃｍ2 、好ましくは２５０〜３００ｍＪ／ｃｍ2 とした。この結果、Ｎ型およびＰ型領域が活性化された。これらの領域のシート抵抗は２００〜８００Ω／□であった。
【００３２】
その後、全面に層間絶縁物１１６として、プラズマＣＶＤ法によって窒化珪素膜を厚さ５００Å、及び酸化珪素膜を厚さ９０００Åで形成し多層膜とした。そして、層間絶縁物１１６をウェットエッチング法によってエッチングした。層間絶縁膜１１６のエッチングには、エッチャントとしてＬＬ１０：１（橋本化成製界面活性剤入り）を用いた。エッチング時間は５分４５秒であった。このようにして、Ｎ型領域、Ｐ型領域にコンタクトホール１１７、１１８、１１９を形成した。また、同時にゲイト電極・ゲイト線にホール１２０を形成した。ただし、この段階では陽極酸化物１１１がバリヤとなって、エッチングが中断し、ゲイト線には到達していない。（図１（Ｅ）、図４（Ｃ））
【００３３】
その後、再度、フォトリソ法により、先の工程によって形成したホール１２０の中にコンタクトホールのパターンを形成し、上記分断エッチングを行ったのと同じ比率のエッチャントを用いて、エッチングをおこない、コンタクトホール１２１を形成した。エッチング時間は２分３３秒で、２０％のオーバーエッチングを行った。（図１（Ｆ）、図４（Ｄ））
【００３４】
その後、スパッタ法によって、厚さ５００〜１０００Åのチタン膜を形成し、さらに厚さ６０００〜８０００Åのアルミニウム膜を形成した。アルミニウム膜にはヒロック防止のため２％スカンジウムを含む。次にこれをアンモニア過水（過酸化水素：アンモニア：水＝５：２：２）で４０℃にて１０秒、次にアルミ混酸（燐酸＋酢酸＋硝酸）で３５℃にてエッチングして、周辺回路の電極・配線１２２、１２３、１２４およびソース線１２５、画素ＴＦＴの電極１２６を形成した。配線１２３はゲイト線１０９と接続するようにした。（図４（Ｅ））
【００３５】
さらに、スパッタ法で成膜した厚さ５００〜１５００ÅのＩＴＯ（インディウム錫酸化物）膜をエッチングして、画素電極１２７を形成した。最後に、プラズマＣＶＤ法によって、厚さ１０００〜３０００Åの窒化珪素膜１２８をパッシベーション膜として形成した。このようにして、周辺論理回路とアクティブマトリクス回路を一体化して形成できた。（図１（Ｇ））
【実施例２】
【００３６】
本実施例も液晶ディスプレー用のモノリシック型アクティブマトリクス回路である。本実施例の作製工程を図２に示す。本実施例の回路配置等は図３〜図５を参考とするとよい。本実施例の周辺回路はＣＭＯＳ回路を採用したが、簡単のため、図２においては周辺回路ＴＦＴとしてはＮＴＦＴのみを示す。図２においては、左側が周辺論理回路を、右側がマトリクス回路を代表して示す。
【００３７】
ガラス基板２０１は実施例１と同様コーニング社製＃１７３７を使用した。まず、ガラス基板２０１を実施例１と同様に７１０℃、４時間熱アニールした。次にガラス基板２０１にプラズマＣＶＤ法によって厚さ２０００Åの下地酸化珪素膜２０２を成膜した。プラズマＣＶＤ法の原料ガスとしてはモノシラン（ＳｉＨ4 ）と一酸化二窒素（Ｎ2 Ｏ）を用い、成膜時の基板温度は３８０〜５００℃、例えば、４３０℃とした。このようにして成膜した酸化珪素膜２０２は比較的エッチングレートが低く、固い膜であった。これは原料ガスに一酸化二窒素を用いたため、膜中に窒素が１〜１０％含有される酸化窒化珪素膜となったためである。典型的なエッチングレートは、実施例１の分断エッチングで用いたエッチャントによる２３℃でのエッチングレートが２００〜６００Å／分であった。
【００３８】
その後、プラズマＣＶＤ法によって厚さ５００Åのアモルファスシリコン膜を成膜した。さらに、酸化雰囲気において５５０℃で１時間熱アニールすることにより、アモルファスシリコン膜の表面に極めて薄い（４０〜１００Åと推定される）酸化珪素膜を形成した。そして、スピンコーティング法によって酢酸ニッケルの極めて薄い膜４５を形成した。ここでは、１〜１００ｐｐｍの酢酸ニッケル水溶液を用いた。先にアモルファスシリコン膜表面に薄い酸化珪素膜を形成したのは，水溶液がアモルファスシリコン表面に均一にゆきわたるようにするためである。（図４（Ａ））
【００３９】
次に、窒素雰囲気中、５５０℃、４時間の熱アニールをおこなった。酢酸ニッケルは４００℃程度で分解してニッケルとなるが、酢酸ニッケル薄膜がアモルファスシリコン膜に実質的に密着しているため、ニッケルがこの熱アニール工程によってアモルファスシリコンに侵入して、これを結晶化せしめ、結晶性シリコン領域となった。
【００４０】
その後、シリコン膜にＸｅＣｌエキシマーレーザー光（波長３０８ｎｍ）を照射した。本実施例では、レーザーのエネルギー密度は２５０〜３００ｍＪ／ｃｍ2 とした。この結果、結晶性シリコンの結晶性はさらに向上した。
さらに、レーザー照射による応力歪みを緩和するために、再び、熱アニールをおこなった。本実施例では、５５０℃、４時間の熱アニールとした。
その後、シリコン膜をエッチングして島状の活性層２０３、２０４を形成した。そして、スパッタ法によって，厚さ１２００Åの酸化珪素膜２０５をゲイト絶縁膜として形成した。
【００４１】
さらに、スパッタ法によって厚さ４０００Åのアルミニウム膜（０．２〜０．３重量％のスカンジウムを含有する）を形成した。そしてその表面を、３％の酒石酸を含有するエチレングリコール溶液をアンモニア水で中和した電解溶液中で、電圧を１０Ｖ印加して陽極酸化することにより、厚さ１００〜３００Åの酸化アルミニウム膜（図示せず）を形成した。酸化アルミニウム膜の存在により、フォトレジストとの密着性が良く、また、フォトレジストからの電流のリークを抑制することにより、後の陽極酸化工程において、多孔質陽極酸化物を側面のみに形成するうえで有効であった。
【００４２】
そして、フォトレジスト（例えば、東京応化製、ＯＦＰＲ８００／３０ｃｐ）をスピンコート法によって形成した。これをパターニング、エッチングして、ゲイト電極２０９、２１１、ゲイト線２１０を形成した。周辺回路のゲイト電極２０９とゲイト線２１０およびマトリクス回路のゲイト電極２１１とは電気的に絶縁させた。エッチングに用いたフォトレジストのマスク２０６、２０７、２０８はそのまま残した。（図２（Ａ））
【００４３】
次に、フォトレジストのマスクを付けたままゲイト線２１０（すなわち、ゲイト電極２１１）に電流を通じ、多孔質陽極酸化をおこない、ゲイト線、ゲイト電極の側面に多孔質陽極酸化物２１２、２１３を形成した。陽極酸化は、３〜２０％のクエン酸もしくはショウ酸、燐酸、クロム酸、硫酸等の酸性水溶液を用いておこない、１０〜３０Ｖの一定電流をゲイト電極に印加すればよい。
【００４４】
本実施例ではｐＨ＝０．９〜１．０のシュウ酸溶液（３０℃）中で電圧を１０Ｖとし、２０〜４０分、陽極酸化した。陽極酸化物の厚さは陽極酸化時間によって制御した。このような酸性溶液において陽極酸化をおこなうと多孔質の陽極酸化物が生成する。本実施例では多孔質陽極酸化物の厚さは３０００〜１００００Å、例えば、５０００Åとした。（図２（Ｂ））
【００４５】
さらに、今度はフォトレジストのマスクを剥離して、実施例１と同様にゲイト線２１０に電流を流し、バリヤ型陽極酸化をおこない、ゲイト線、ゲイト電極の側面と上面に緻密なバリヤ型陽極酸化物被膜２１４、２１５を厚さ１２００Å形成した。（図２（Ｃ））
【００４６】
次に、多孔質陽極酸化物２１２、２１３をマスクとしてドライエッチング法によって酸化珪素膜２０５をエッチングし、ゲイト絶縁膜２１７、２１８を形成した。このエッチングにおいては、等方性エッチングのプラズマモードでも、あるいは異方性エッチングの反応性イオンエッチングモードでもよい。ただし、シリコンと酸化珪素の選択比を十分に大きくすることによって、活性層を過剰にエッチングしないようにすることが重要である。例えば、エッチングガスとしてＣＦ4 を使用すれば陽極酸化物はエッチングされず、酸化珪素膜２０５のみがエッチングされる。また、多孔質陽極酸化物２１２、２１３の下の酸化珪素膜２１７、２１８はエッチングされずに残った。（図２（Ｄ））
【００４７】
さらに、燐酸、酢酸、硝酸の混合溶液（アルミ混酸）を用いて多孔質陽極酸化物のみをエッチングした。アルミ混酸は多孔質陽極酸化物はエッチングするが、バリヤ型陽極酸化物被膜２１４、２１５はほとんどエッチングしない。ただし、アルミニウムをエッチングするので、周辺回路部のゲイト電極を保護するために、周辺回路部にはフォトレジストでマスクした。このため、実施例１の場合に比較するとフォトリソ工程が１つ追加される。しかしながら、周辺回路部の集積度を上げられる点は実施例１と同じである。
【００４８】
そして、このゲイト絶縁膜を用いてイオンドーピング法によって活性層に不純物（燐と硼素、図ではＮＭＯＳのみが示されているが、実際には硼素のドーピングもおこなわれた）を導入した。燐のドーピングを例に取ると、まず、１０〜３０ｋｅＶの比較的低い加速電圧で５×１０14〜５×１０15原子／ｃｍ2 の比較的高いドーズ量で燐イオンを注入した。この際には、加速電圧が低いため、イオンの侵入深さが浅く、シリコンが露出している領域２１９、２２０を中心として燐が注入された。
【００４９】
次に、６０〜９５ｋｅＶの比較的高い加速電圧で１×１０12〜１×１０14原子／ｃｍ2 の比較的低いドーズ量で燐イオンを注入した。この際には、加速電圧が高いため、イオンが深くまで侵入し、ゲイト絶縁膜で覆われている領域２２１にも燐が注入された。
【００５０】
この結果、高濃度の燐がドーピングされた領域２１９、２２０と低濃度の燐がドーピングされた領域２２１が形成された。すなわち、画素ＴＦＴに関しては、いわゆる２重ドレイン構造とすることができた。硼素についても同様におこなえばよい。また、ドーピング後の不純物の活性化についても実施例１と同様にレーザーアニールによっておこなった。（図２（Ｅ））
【００５１】
その後、第１の層間絶縁物として、プラズマＣＶＤ法によって厚さ２００Åの酸化珪素膜と厚さ４０００Åの窒化珪素膜の多層膜２２２を堆積し、これを実施例１の分断エッチングにて使用したエッチャントに同じものを使用してエッチングして、コンタクトホール２２３、２２４、２２５、２２６、２２７を形成した。（図２（Ｆ））。この時基板表面には析出物の発生は見られなかった。
そして、スパッタ法によって、チタン５００Å／アルミニウム４０００Å／チタン５００Åの３層金属膜を堆積し、これをエッチングして、電極・配線２２８、２２９、２３０、２３１を形成した。
【００５２】
さらに、第２の層間絶縁物として、プラズマＣＶＤ法によって厚さ２０００Åの酸化珪素膜２３２を堆積し、画素ＴＦＴのドレイン側電極２３１にコンタクトホールを形成して、ＩＴＯによる画素電極２３３を形成した。このようにして、モノリシック型アクティブマトリクス回路を形成することができた。（図２（Ｇ））
【実施例３】
【００５３】
本実施例も液晶ディスプレー用のモノリシック型アクティブマトリクス回路である。本実施例の作製工程の断面図を図６に、また、上面図を図７にそれぞれ示す。図６においては、左側が周辺論理回路を、右側がマトリクス回路を代表して示す。
【００５４】
他の実施例と同様に、ガラス基板３０１を７１０℃、４時間熱アニール後、ガラス基板３０１に厚さ２０００Åの下地酸化珪素膜３０２、結晶性の島状シリコン領域３０３、３０４、ゲイト絶縁膜として、厚さ１５００Åの酸化珪素膜、アルミニウム（０．２重量％のスカンジウムを含有する）のゲイト電極３０６、３０７、３０９とゲイト線３０８を形成した。実施例２と同様にゲイト電極・ゲイト線の上面には厚さ１００〜３００Åの酸化アルミニウム膜（図示せず）を形成し、絶縁性を高めた。図７（Ａ）に示すようにゲイト線３０８とゲイト電極３０９は一体であり、陽極酸化用の配線３２５に接続されている。（図６（Ａ）、図７（Ａ））
【００５５】
次に、公知のフォトリソグラフィー工程によってフォトレジストのマスク３１０を形成した。マスク３１０はＮ型不純物のドーピングマスクでもあるが、選択的な陽極酸化をおこなうためにも使用する。このため、ゲイト線３０８のうち、上層の配線とコンタクトを設ける部分は、マスク３１０で被覆されるようにした。（図６（Ｂ））
【００５６】
そして、実施例１と同様にゲイト線３０８（＝陽極酸化用配線３２５）に電流を流し、バリヤ型陽極酸化をおこない、ゲイト線、ゲイト電極の側面と上面に緻密なバリヤ型陽極酸化物被膜３１１、３１２を厚さ２０００Å形成した。当然のことながら、周辺論理回路のＴＦＴのゲイト電極には陽極酸化物は形成されない。（図６（Ｃ）、図７（Ｂ））
【００５７】
次に、マスクはそのままで、イオンドーピング法によって活性層にＮ型不純物（燐）を導入し、Ｎ型不純物領域３１３、３１４を形成した。条件は実施例１と同様とした。（図６（Ｄ））
次に、Ｐ型不純物をドーピングするためのマスク３１５を形成し、同じくイオンドーピング法によって、Ｐ型不純物（硼素）を導入し、Ｐ型不純物領域３１６を形成した。条件は実施例１と同様とした。なお、硼素が燐よりも低濃度となるようにドーピング条件を調整すれば、このドーピングに際しては、マスク３１５を用いることなくドーピングできる。（図６（Ｅ）、図７（Ｃ））
【００５８】
その後、第１の層間絶縁物として、プラズマＣＶＤ法によって厚さ４０００Åの窒化珪素膜３１７を堆積し、これを実施例１の分断エッチングにて使用したものと同じエッチャントを使用してウエットエッチング法によってエッチングして、コンタクトホールを形成した。本実施例では、ゲイト線に上層の配線とのコンタクトを設ける部分には陽極酸化物が存在しないので、通常のエッチング工程・条件が使用できた。また、基板表面には析出物の発生はなかった。
【００５９】
さらに、スパッタ法によって、チタン５００Å／アルミニウム４０００Å／チタン５００Åの３層金属膜を堆積し、これをアンモニア過水（過酸化水素：アンモニア：水＝５：２：２）で４０℃にて、次にアルミ混酸（燐酸＋酢酸＋硝酸）で３５℃にてそれぞれエッチングして、電極・配線３１８、３１９、３２０、３２１、３２２を形成した。
さらに、第２の層間絶縁物として、プラズマＣＶＤ法によって厚さ２０００Åの酸化珪素膜３２３を堆積し、実施例１の分断パターニングで用いたものと同じエッチャントを用いて酸化珪素膜３２３をエッチングし、画素ＴＦＴのドレイン側電極にコンタクトホールを形成して、ＩＴＯによる画素電極３２４を形成した。このようにして、モノリシック型アクティブマトリクス回路を形成することができた。（図６（Ｆ）、図７（Ｄ）））
【００６０】
陽極酸化用配線３２５とゲイト線３０８は、液晶パネル組み立ての際の静電破壊を防止するために、アクティブマトリクス回路を液晶パネルに組み終わるまで接続したままとした。そして、最後に、点３２６において、陽極酸化用配線３２５とゲイト線３０８をレーザー光（Ｎｄ：ＹＡＧ第２高調波）を走査照射することによって溶断した。この工程でレーザー光を用いたのは、機械的な手段では静電を発生させるおそれがあるためである。以上のようにしてアクティブマトリクス回路型の液晶パネルを完成させた。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】実施例１の作製工程を示す。
【図２】実施例２の作製工程を示す。
【図３】モノリシック型アクティブマトリクス回路のブロック図を示す。
【図４】実施例１の作製工程を示す。
【図５】モノリシック型アクティブマトリクス回路の概要と陽極酸化法を示す。
【図６】実施例３の作製工程を示す。
【図７】実施例３の作製工程を示す。
【図８】アルミナを多量に含むガラス基板上にアルミナ等を形成し、エッチングを行ったとき良好なエッチング状態を示す、エッチャントの成分の範囲を示す。
【符号の説明】
【００６２】
１０１            基板
１０２            下地膜
１０３〜１０５    活性層（シリコン）
１０６            ゲイト絶縁膜（酸化珪素）
１０７〜１１０    ゲイト電極・ゲイト線
１１１、１１２    陽極酸化物
１１３〜１１５    Ｎ／Ｐ型領域
１１６            層間絶縁物
１１７〜１１９    コンタクトホール
１２０            ホール
１２１            コンタクトホール
１２２〜１２６    金属配線・電極
１２７            画素電極
１２８            パッシベーション膜
１２９            陽極酸化用配線
１３０            陽極酸化用配線とゲイト線の分断部
【図１】
2005026712.tif 000004
【図２】
2005026712.tif 000005
【図３】
2005026712.tif 000006
【図４】
2005026712.tif 000007
【図５】
2005026712.tif 000008
【図６】
2005026712.tif 000009
【図７】
2005026712.tif 000010
【図８】
2005026712.tif 000011
【手続補正書】
【提出日】平成16年10月4日(2004.10.4)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に形成された窒素を１〜１０％含有する酸化珪素膜と、
前記窒素を１〜１０％含有する酸化珪素膜上に形成されたゲイト絶縁膜と、
前記ゲイト絶縁膜上に形成されたゲイト線と、
前記ゲイト線上に形成された酸化珪素膜と、
前記酸化珪素膜上に形成された窒化珪素膜と、
前記窒化珪素膜上に形成されたソースまたはドレインから延在した配線とを有することを特徴とする薄膜集積回路。
【請求項２】
基板上に形成された窒素を１〜１０％含有する酸化珪素膜と、
前記窒素を１〜１０％含有する酸化珪素膜上に形成されたゲイト絶縁膜と、
前記ゲイト絶縁膜上に形成されたゲイト線と、
前記ゲイト線上に形成された窒化珪素膜と、
前記窒化珪素膜上に形成された酸化珪素膜と、
前記酸化珪素膜上に形成されたソースまたはドレインから延在した配線とを有することを特徴とする薄膜集積回路。
【請求項３】
基板上に形成された窒素を１〜１０％含有する酸化珪素膜と、
前記窒素を１〜１０％含有する酸化珪素膜上に形成されたゲイト絶縁膜と、
前記ゲイト絶縁膜上に形成されたゲイト線と、
前記ゲイト線上に形成された窒化珪素膜と、
前記窒化珪素膜上に形成されたソースまたはドレインから延在した配線とを有することを特徴とする薄膜集積回路。
【請求項４】
基板上に形成された窒素を１〜１０％含有する酸化珪素膜と、
前記窒素を１〜１０％含有する酸化珪素膜上に形成されたゲイト絶縁膜と、
前記ゲイト絶縁膜上に形成されたゲイト線と、
前記ゲイト線上に形成された酸化珪素膜と、
前記酸化珪素膜上に形成された窒化珪素膜と、
前記窒化珪素膜上に形成されたソースまたはドレインから延在した配線とを有し、
前記ゲイト線と前記延在した配線とが、前記酸化珪素膜および前記窒化珪素膜のコンタクトホールを介して接続されていることを特徴とする薄膜集積回路。
【請求項５】
基板上に形成された窒素を１〜１０％含有する酸化珪素膜と、
前記窒素を１〜１０％含有する酸化珪素膜上に形成されたゲイト絶縁膜と、
前記ゲイト絶縁膜上に形成されたゲイト線と、
前記ゲイト線上に形成された窒化珪素膜と、
前記窒化珪素膜上に形成された酸化珪素膜と、
前記酸化珪素膜上に形成されたソースまたはドレインから延在した配線とを有し、
前記ゲイト線と前記延在した配線とが、前記窒化珪素膜および前記酸化珪素膜のコンタクトホールを介して接続されていることを特徴とする薄膜集積回路。
【請求項６】
基板上に形成された窒素を１〜１０％含有する酸化珪素膜と、
前記窒素を１〜１０％含有する酸化珪素膜上に形成されたゲイト絶縁膜と、
前記ゲイト絶縁膜上に形成されたゲイト線と、
前記ゲイト線上に形成された窒化珪素膜と、
前記窒化珪素膜上に形成されたソースまたはドレインから延在した配線とを有し、
前記ゲイト線と前記延在した配線とが、前記窒化珪素膜のコンタクトホールを介して接続されていることを特徴とする薄膜集積回路。
【請求項７】
基板上に形成された酸化窒化珪素膜と、
前記酸化窒化珪素膜上に形成されたゲイト絶縁膜と、
前記ゲイト絶縁膜上に形成されたゲイト線と、
前記ゲイト線上に形成された酸化珪素膜と、
前記酸化珪素膜上に形成された窒化珪素膜と、
前記窒化珪素膜上に形成されたソースまたはドレインから延在した配線とを有することを特徴とする薄膜集積回路。
【請求項８】
基板上に形成された酸化窒化珪素膜と、
前記酸化窒化珪素膜上に形成されたゲイト絶縁膜と、
前記ゲイト絶縁膜上に形成されたゲイト線と、
前記ゲイト線上に形成された窒化珪素膜と、
前記窒化珪素膜上に形成された酸化珪素膜と、
前記酸化珪素膜上に形成されたソースまたはドレインから延在した配線とを有することを特徴とする薄膜集積回路。
【請求項９】
基板上に形成された酸化窒化珪素膜と、
前記酸化窒化珪素膜上に形成されたゲイト絶縁膜と、
前記ゲイト絶縁膜上に形成されたゲイト線と、
前記ゲイト線上に形成された窒化珪素膜と、
前記窒化珪素膜上に形成されたソースまたはドレインから延在した配線とを有することを特徴とする薄膜集積回路。
【請求項１０】
基板上に形成された酸化窒化珪素膜と、
前記酸化窒化珪素膜上に形成されたゲイト絶縁膜と、
前記ゲイト絶縁膜上に形成されたゲイト線と、
前記ゲイト線上に形成された酸化珪素膜と、
前記酸化珪素膜上に形成された窒化珪素膜と、
前記窒化珪素膜上に形成されたソースまたはドレインから延在した配線とを有し、
前記ゲイト線と前記延在した配線とが、前記酸化珪素膜および前記窒化珪素膜のコンタクトホールを介して接続されていることを特徴とする薄膜集積回路。
【請求項１１】
基板上に形成された酸化窒化珪素膜と、
前記酸化窒化珪素膜上に形成されたゲイト絶縁膜と、
前記ゲイト絶縁膜上に形成されたゲイト線と、
前記ゲイト線上に形成された窒化珪素膜と、
前記窒化珪素膜上に形成された酸化珪素膜と、
前記酸化珪素膜上に形成されたソースまたはドレインから延在した配線とを有し、
前記ゲイト線と前記延在した配線とが、前記窒化珪素膜および前記酸化珪素膜のコンタクトホールを介して接続されていることを特徴とする薄膜集積回路。
【請求項１２】
基板上に形成された酸化窒化珪素膜と、
前記酸化窒化珪素膜上に形成されたゲイト絶縁膜と、
前記ゲイト絶縁膜上に形成されたゲイト線と、
前記ゲイト線上に形成された窒化珪素膜と、
前記窒化珪素膜上に形成されたソースまたはドレインから延在した配線とを有し、
前記ゲイト線と前記延在した配線とが、前記窒化珪素膜のコンタクトホールを介して接続されていることを特徴とする薄膜集積回路。
【請求項１３】
請求項７乃至請求項１２のいずれか一項において、前記酸化窒化珪素膜は、フッ酸とフッ化アンモニウムと純水を含み、重量比でフッ酸０．９６８％、フッ化アンモニウム０．５１６％で混合した溶液による２３℃でのエッチングレートが２００〜６００Å／分であることを特徴とする薄膜集積回路。
【請求項１４】
請求項１乃至請求項１３のいずれか一項において、前記ゲイト絶縁膜は酸化珪素膜であることを特徴とする薄膜集積回路。
【請求項１５】
請求項１乃至請求項１４のいずれか一項において、前記ソースまたはドレインから延在した配線は、多層金属膜であることを特徴とする薄膜集積回路。
【請求項１６】
請求項１５において、前記多層金属膜は、チタン、アルミニウム、チタンの３層であることを特徴とする薄膜集積回路。
【請求項１７】
請求項１乃至請求項１６のいずれか一項に記載の薄膜集積回路を用いたアクティブ型液晶表示装置。