(57)【要約】【課題】活性層としてのＳｉ膜をエキシマレーザアニールにより結晶化させる際にＳｉ膜表面に凹凸が発生することにより、ＣＨＦ３＋Ｏ２ガスによるドライエッチング、及びバッファードフッ酸ウェットエッチングを行った後でもＳｉの凹部内に酸化膜が残留しコンタクト不良となる。【解決手段】Ｓｉ活性層上、及び絶縁ＳｉＯ２膜を介してゲート電極上にコンタクト孔を同時に形成する方法において、フッ素ガス系による反応性イオンエッチング及びバッファードフッ酸によるウェットエッチングの後に、引き続いてスパッタ装置によりＡｒガスによるスパッタエッチング、及びスパッタ成膜を連続して行うことにより、Ｓｉ活性層の凹凸部に残留する酸化膜を効果的に除去する。【選択図】図１
2005317949.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁性基板上に形成された凹凸の表面形状を有する非結晶性Ｓｉを覆う絶縁膜に、前記非結晶性Siと、前記絶縁膜の上部に形成される導電性膜とを結線するためのコンタクトホールを形成する方法であって、反応性イオンエッチングにより前記絶縁膜を前記凹凸が消失しない深さまでエッチングする工程と、ウェットエッチングにより前記反応性イオンエッチングによる残渣を取り除く工程と、前記非結晶性Si表面をスパッタエッチする工程とを、この順番で行うことを特徴とするコンタクトホール形成方法。
【請求項２】
絶縁性基板上に形成された凹凸の表面形状を有する非結晶性Ｓｉを覆う絶縁膜に、前記非結晶性Siと、前記絶縁膜の上部に形成される導電性膜とを結線するためのコンタクトホールを形成する方法であって、反応性イオンエッチングにより前記絶縁膜を前記凹凸が消失しない深さまでエッチングする工程と、前記非結晶性Si表面をスパッタエッチする工程とを、この順番で行うことを特徴とするコンタクトホール形成方法。
【請求項３】
絶縁性基板上に形成された凹凸の表面形状を有する非結晶性Ｓｉを覆う絶縁膜に、前記非結晶性Siと、前記絶縁膜の上部に形成される導電性膜とを結線するためのコンタクトホールを形成する方法であって、反応性イオンエッチングにより前記絶縁膜を前記凹凸が消失しない深さまでエッチングする工程と、ウェットエッチングにより前記反応性イオンエッチングによる残渣を取り除く工程と、前記非結晶性Si表面をスパッタエッチする工程と、スパッタによる金属膜を形成する工程とを、この順番で行なうことを特徴とするコンタクトホール形成方法。
【請求項４】
前記反応性イオンエッチングにおいて、フッ素系ガスを用いる請求項１乃至３のいずれか一項に記載のコンタクトホール形成方法。
【請求項５】
前記ウェットエッチングにおいてバッファードフッ酸を用いる請求項１または請求項３に記載のコンタクトホール形成方法。
【請求項６】
前記スパッタエッチングの終了後、真空状態、もしくは不活性ガスで満たされた状態に保った搬送路を経由して、前記基板を成膜室に搬送し、前記金属膜の形成を行うことを特徴とする請求項３に記載のコンタクトホール形成方法。
【請求項７】
絶縁性基板上に形成された凹凸の表面形状を有する非結晶性Ｓｉを覆う絶縁膜に、前記非結晶性Siと、前記絶縁膜の上部に形成される導電性膜を結線するためのコンタクトホールを形成する、コンタクトホール形成装置であって、スパッタエッチングを行うエッチング室と、金属膜の形成を行う成膜室と、前記エッチング室から前記成膜室に真空状態、もしくは不活性ガスで満たされた状態で前記ガラス基板を搬送する搬送機構とを有するコンタクトホール形成装置。
【請求項８】
コンタクト部において、金属配線と接する非結晶性Si表面の表面粗さが１０ｎｍ以下であることを特徴とする非結晶性Si素子。
【請求項９】
請求項８の非結晶性Ｓｉ素子を液晶駆動回路に有することを特徴とする液晶表示装置。
【請求項１０】
前記絶縁性基板はガラスである請求項1乃至６のいずれか一項に記載のコンタクトホール形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特にガラス基板上に薄膜素子を製造する方法において、活性層である非結晶性Si上の絶縁膜にコンタクトホールを形成する方法及び装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ポリシリコンやマイクロクリスタルシリコンに代表される非結晶性シリコンを用いた薄膜半導体素子は、表示デバイスの画素駆動素子として大画面ディスプレイ、パーソナルコンピュータ、携帯電話等に幅広く利用されている。このような薄膜半導体素子の中でも、ポリシリコンによる薄膜トランジスタは、移動度が大きく、スイッチング素子として有用であることが知られている。ポリシリコンによる薄膜トランジスタの製造方法は、その大部分が従来のSi半導体プロセスを踏襲したものではあるが、ガラス基板を用いる点、Si薄膜を多結晶化するためにレーザアニールを用いる点が特殊である。そのため、薄膜半導体プロセスに特有な課題が発生するが、その一つにコンタクト形成技術がある。コンタクト形成は、活性層となる薄膜半導体上を覆う絶縁膜にコンタクトホールをエッチングにより貫通させ、その内部に上層配線を埋め込んで、薄膜半導体と上層配線を結線するものである。ポリシリコンは前述したように、レーザアニールを受けているため、表面は平坦ではなく、レーザの強度分布に応じた凹凸構造を有している。そのため、凹部の絶縁膜はエッチングで取り除けずに残留することが多々有り、コンタクト抵抗を増加させる原因となっていた。これを防ぐため、従来はコンタクトホール形成の際、半導体層の上層を一部掘り下げることで凹凸層を完全にエッチングしていた。これを図５により具体的に説明する。
【０００３】
まず（ａ）に示すように、ガラス基板１０１上にSi酸化膜１０２を３００ｎｍ程度成膜し、１０２の上部に活性層Ｓｉ膜１０３を６０ｎｍ成膜する。つづいて活性層Ｓｉ膜１０３の表面にエキシマレーザを照射し、これを結晶化してポリシリコン（ｐｏｌｙ−Ｓｉ）膜とする。次に層間絶縁Si酸化膜１０４を５０ｎｍ形成し、ゲート配線としてマイクロ・クリスタル・シリコン（μｃ−Ｓｉ）膜１０５、Ｃｒ膜１０６をこの順に成膜する。ここでマイクロ・クリスタル・シリコン（μｃ−Ｓｉ）膜１０５の膜厚は１００ｎｍ、Ｃｒ膜１０６の膜厚は２００ｎｍとする。次にマイクロ・クリスタル・シリコン（μｃ−Ｓｉ）膜１０５、Ｃｒ膜１０６をフォトリソグラフィによってパターニングし、ゲート電極を形成する。次に上部にSi酸化膜１００ｎｍを形成し、３５０°Ｃ以上の熱処理を行なってポリシリコン膜を低抵抗化する。
【０００４】
続いてSi酸化膜をさらに３００ｎｍ成膜し、層間膜１０７として合計４００ｎｍを成膜する。したがって、ゲート電極上の層間絶縁膜は４００ｎｍ、
【０００５】
活性層Si膜１０３上の膜厚は層間絶縁Si酸化膜１０４と層間膜１０７とを合わせた４５０ｎｍとなる。
【０００６】
次に（ｂ）に示すように、Ｃｒ膜１０６上、及び活性層Ｓｉ膜１０３上へのコンタクト開口を行なう。
【０００７】
フォトレジスト１０８をマスクとし、反応性イオンエッチングによりＣｒ膜１０６及び活性層Ｓｉ膜１０３に達する迄Si酸化膜をエッチングしてコンタクトホールを開口する。ここで、活性層Ｓｉ膜１０３上のSi酸化膜膜厚は４５０ｎｍであるのに対してＣｒ膜１０６上のSi酸化膜膜厚は４００ｎｍである為に、エッチングにおいてゲートＣｒ上のコンタクトが先に開口する。
【０００８】
そのため活性層Ｓｉ膜１０３上のコンタクトホール開口時にはＣｒ膜１０６上のコンタクトホールがオーバーエッチングされることになるが、エッチングガスとしてＣＨＦ３／Ｏ２混合ガス１０９を用いれば、Ｃｒ膜１０６は全くエッチングされないので、エッチングオーバーによる過剰な掘り込みは生じない。このようにエッチングガスとしてＣＨＦ３＋Ｏ２を使ってSi酸化膜を取り除く方法については特開2001-274411号公報に記載されている。
【０００９】
エッチング時に活性層Ｓｉ膜１０３上に堆積するフロロカーボン系のエッチング残渣１１０は、（ｃ）に示すように、バッファードフッ酸１１１によるウェットエッチングで取り去る。このように、活性層Si膜上のフロロカーボン系のエッチング残渣を取り除くために、弗酸系エッチャントを用いる方法については、特開11-111988号公報に記載されている。
【００１０】
最後に、フォトレジストを剥離除去した上でスパッタ装置内にガラス基板１０１を移動し、ＡｌＳｉスパッタ成膜１１２を施し、ドレイン配線としてのＡｌＳｉ膜を形成することにより、（ｄ）に示すようにゲートCr／Alコンタクト１１３、Si活性層／Alコンタクト１１４が埋め込まれて、Ｃｒ膜１０６と活性層Ｓｉ膜１０３が、ＡｌＳｉ膜により結線される。
【００１１】
ここで、（ｃ）のＢＨＦでのウェットエッチング工程から（ｄ）のＡｌＳｉスパッタ工程までの時間は、自然酸化膜（surface-oxidized silicon）の形成を防止できる一日以下であることが必要である。
【００１２】
なぜなら、Ｓｉ表面が、このエッチングでＨ終端され、自然酸化膜の形成が抑制されている時間は、高々24時間程度であるからである。
【００１３】
【特許文献１】特開2001-274411号公報    第００６３段落
【特許文献２】特開平11-111988号公報    第００１２段落
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
上述したように、従来のコンタクトホール形成プロセスにおいては、イオンエッチングとウェットエッチングの2種類のエッチングを活性層Si膜上の絶縁膜に対して施していた。しかし、これらのエッチングだけで活性層Si膜表面の凹凸を完全に平坦化することはできない。特にエッチング残渣の下部に残留しているSi酸化膜は極めて除去が困難である。
【００１５】
したがってコンタクト抵抗を再現性良く制御することはできなかった。特に微細なコンタクトパターンの場合にはこの影響が顕著であり、コンタクト不良を招いていた。これを回避する手段としては、ドライエッチングの終点を活性層Si層の上部に設定する手法がとられている。
【００１６】
これを、活性層Si膜上のコンタクトホール部分を拡大して示した図６を用いて説明する。（ａ）に示すように、活性層Ｓｉ膜１０３の表面はエキシマレーザの照射を受けた後、高低差２０ｎｍ程度の凹凸構造を呈する。凹部へのSi酸化膜の残留を抑制するために（ｂ）に示すドライエッチングにおいてその終点を、活性層Ｓｉ層1０３に一部オーバーエッチングする深さ、としていた。この深さまでのエッチングにより、活性層Si層１０３表面の凹凸はその高低差が軽減され、（ｂ）に示す凹部内の残留Si酸化膜１１５は（ｃ）に示すようにエッチング残渣１１０とともにＢＨＦウェットエッチングで容易に取り除くことができる。
【００１７】
最後に（ｄ）に示すようにフォトレジスト１０８を除去した後AlSiスパッタ膜を形成することによってゲートＣｒ／Ａｌコンタクト１１３とＳｉ活性層／Ａｌコンタクト１１４が結線される。
【００１８】
ここで活性層Si層１０３は６０ｎｍであり、表面から約２０ｎｍの深さまでは不純物の燐（以下Pと略す）が分布しているが、これより深くなるとP濃度は急激に下がる（図７）。したがってオーバーエッチングで除去されることが許される領域は表面から約２０ｎｍの深さに限定される。ドライエッチングにおけるエッチング深さ制御の精度はせいぜい１００ｎｍであり、このような精細な制御はかなり困難である。また日毎のエッチング速度のばらつき、装置自体の経時変化を考慮すると、毎回のエッチングごとにエッチング時間最適化が必要となる。
【００１９】
すなわち、このようなプロセス最適化による、スループットの低下、製造コストの増加は免れない。
【００２０】
本発明の目的は、薄く凹凸の多い活性層Ｓｉ膜上の絶縁膜に対しても、生産性良く、低抵抗なコンタクトホールを形成する方法及び装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
本発明によれば、絶縁性基板上に形成された凹凸の表面形状を有する非結晶性Ｓｉを覆う絶縁膜に、前記非結晶性Siと、前記絶縁膜の上部に形成される導電性膜を結線するためのコンタクトホールを形成する方法であって、反応性イオンエッチングにより前記絶縁膜を前記凹凸が消失しない深さまでエッチングする工程と、ウェットエッチングにより前記反応性イオンエッチングによる残渣を取り除く工程と、前記非結晶性Si表面をスパッタエッチする工程とを、この順番で行うことを特徴とするコンタクトホール形成方法が提供される。
【００２２】
この方法によれば、反応性イオンエッチングを非結晶性Siの表面で止めるので、オーバーエッチングの必要がなく、厳密なエッチングの深さ制御が不要となる。この反応性イオンエッチングの工程で発生した反応性イオンエッチングにより発生した堆積物は、引き続いて行うウェットエッチングで取り除くことができ、これらの工程を経てなお残留した非結晶性Si表面の凹部の酸化膜はスパッタエッチングにより物理的に取り去ることができる。したがって、反応性イオンエッチングにおいて必要以上に活性層Ｓｉ膜を取り去る必要がなく、エッチングの終点検出制御が確実である。なお、ウェットエッチングは、堆積物がない場合、微量な場合には必ずしも必要ない。
【００２３】
本発明によれば、絶縁性基板上に形成された凹凸の表面形状を有する非結晶性Ｓｉを覆う絶縁膜に、前記非結晶性Siと、前記絶縁膜の上部に形成される導電性膜を結線するためのコンタクトホールを形成する方法であって、反応性イオンエッチングにより前記絶縁膜を前記凹凸が消失しない深さまでエッチングする工程と、ウェットエッチングにより前記反応性イオンエッチングによる残渣を取り除く工程と、前記非結晶性Si表面をスパッタエッチする工程と、スパッタによる金属膜を形成する工程とを、この順番で行なうことを特徴とするコンタクトホール形成方法が提供される。
【００２４】
この方法によれば、スパッタエッチングにより非結晶性Ｓｉの表面を露出した後、引き続いてスパッタにより金属薄膜を形成するので、コンタクト形成の生産性が向上する。
【００２５】
本発明においては反応性イオンエッチングにおいて、フッ素系ガスを用いることができる。
【００２６】
このエッチングガスを用いれば、金属とＳｉのエッチング選択比を高くとることができ、Siのエッチングにおいて金属表面を侵食する危険がない。
【００２７】
本発明においてはウェットエッチングにおいてバッファードフッ酸を用いることができる。バッファードフッ酸を用いることによって、ＳｉとSiO2のエッチング選択比を高くとることができ、SiO2のエッチングにおいてSi表面を侵食する危険がない。
【００２８】
本発明においては前記スパッタエッチングの終了後、真空状態、もしくは不活性ガスで満たされた状態に保った搬送路を経由して、前記基板を成膜室に搬送し、前記金属膜の形成を行うことを特徴とする請求項３のコンタクトホール形成方法が提供される。
【００２９】
この方法によれば、非結晶性Si表面に自然酸化膜が形成されない状態で金属膜を形成できるので、コンタクト抵抗を低くすることができる。
【００３０】
本発明においては絶縁性基板上に形成された凹凸の表面形状を有する非結晶性Ｓｉを覆う絶縁膜に、前記非結晶性Siと、前記絶縁膜の上部に形成される導電性膜を結線するためのコンタクトホールを形成する、コンタクトホール形成装置であって、スパッタエッチングを行うエッチング室と、金属膜の形成を行う成膜室と、前記エッチング室から前記成膜室に真空状態、もしくは不活性ガスで満たされた状態で前記ガラス基板を搬送する搬送機構とを有するコンタクト形成装置が提供される。
【００３１】
この装置を用いることにより、非結晶性Si表面に自然酸化膜が形成されない状態で金属膜を形成できるので、コンタクト抵抗を低くすることができる。
【００３２】
本発明においては、配線と非結晶性Si層とのコンタクト部において、非結晶性Si表面の表面粗さが１０ｎｍ以下であることを特徴とする非結晶性Si素子が提供される。ここで表面粗さとは表面凹凸の高低差の最大値とする。
【００３３】
この素子においては、Si表面の凹凸の高低差が小さく、界面に酸化膜が残留していないため、コンタクトの低抵抗化が可能となる。
【００３４】
本発明においては、請求項８の非結晶性Ｓｉ素子を液晶駆動回路に有する液晶表示装置が提供される。
【００３５】
本発明によるコンタクトホールの形成方法、装置においては、絶縁性基板としてガラス基板を用いることができる。
【発明の効果】
【００３６】
本発明の方法によれば、凹凸の多い非結晶性Ｓｉ上の凹凸をスパッタエッチングにより精度良く物理的に平坦化するので、生産性が良く、低抵抗なコンタクトホールを形成することができる。また、本発明の製造装置によれば、かかる凹凸を平坦化した後、コンタクロホール内に連続して金属配線を形成するので、清浄な表面にコンタクトを形成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３７】
本発明の第１の実施形態としての薄膜トランジスタ装置の製造フローを表す工程断面図を図１に示す。図１（ａ）に示すように、ガラス基板１０１上にSi酸化膜１０２を３００ｎｍ程度成膜し、その上に活性層としての活性層Si膜１０３を６０ｎｍ成膜し、これをエキシマレーザにより結晶化させポリシリコン（ｐｏｌｙ−Ｓｉ）膜とする。
【００３８】
次に層間絶縁膜として層間絶縁Si酸化膜１０４を５０ｎｍ形成し、ゲート配線材料としてマイクロ・クリスタル・シリコン（μｃ−Ｓｉ）膜１０５、Ｃｒ膜１０６をこの順にそれぞれ１００ｎｍ、２００ｎｍの厚さに形成し、これを所望の形状にパターニングすることによりゲート電極を形成する。その後さらに層間Si酸化膜を１００ｎｍ成膜し、°Ｃ以上の温度で熱処理を行い活性層Si膜１０３を活性化して低抵抗化する。
【００３９】
上記工程後に層間Si酸化膜をさらに３００ｎｍ成膜し、層間膜１０７として４００ｎｍのSi酸化膜を形成する。層間膜１０７へのコンタクト開口について説明する。
【００４０】
（ｂ）に示すように、フォトレジスト１０８をマスクとし、エッチングガスとしてＣＨＦ３／Ｏ２混合ガスを用い、反応性イオンエッチングによりＣｒ膜１０６の表面及び活性層Si膜１０３の表面に達するまで、Si酸化膜をエッチングすることによりコンタクトを開口する。
【００４１】
この時の条件は、
エッチング圧力２Pa、
RFパワー  １５００W、
エッチャントガス流量  １５０ｓｃｃｍ、
とする。なお、エッチング時間に関しては、同じ条件下で日々測定されるエッチング速度の平均値で層間膜厚を除した値とする。
【００４２】
この場合はエッチング速度平均値が６０ｎｍ／ｍｉｎで膜厚が４５０ｎｍなので４５０秒とした。エッチング速度がばらつく場合は、上限値でエッチング時間を算出すれば、過度に活性層Ｓｉ層１０３を削ることはない。
この反応性イオンエッチングの後、図３（ａ）に拡大して示したように、コンタクトホール開口部の活性層Si膜１０３の表面にはエッチングガスにより生成されるフロロカーボン（ＦＣ）系のエッチング残渣1１０が残る。そこで、このエッチング残渣１１０を除去する為に、図１（ｃ）に示すバッファードフッ酸１１１によるウェットエッチングを行う。
【００４３】
ＢＨＦのＨＦ濃度は約１％であり、エッチング時間は１２０秒とした。ＢＨＦによるウェットエッチングではSi酸化膜をエッチングするエッチレートが、Ｓｉ膜に対するエッチングレートに比べて極めて高いので、活性層Ｓｉ膜１０３に損傷を与えずに、残留したSi酸化膜のみを取り去ることができる。このＢＨＦには緩衝液としてフッ化アンモニウムなどを添加してもよい。ただし、微細な凹部のSi酸化膜が完全に取りきれるわけではないので、この時点では図３（ｂ）示すように、活性層Ｓｉ膜１０３の表面に、残留Si酸化膜１１５に覆われて露出していない部分が存在する。
【００４４】
次にフォトレジスト１０８を除去した後、ガラス基板１０１を図２に示すＡｌＳｉスパッタ装置のエッチング室２０１に真空保持されたままトランスファーラインで移動させる。ここで図１（ｄ）に示すように活性層Si膜１０３の表面にスパッタエッチング１００を施し、図１（ｃ）に示すような凹凸部を除去する。スパッタエッチングではAr分子を表面にたたき付けることによって、表層を物理的に削り取る。したがって材料にほとんど依存することなく、一定速度でエッチングされるので、Ｓｉ膜も残留Si酸化膜も同時に除去され、凹凸を除去することができる。この時の条件は以下の通りである。
【００４５】
チャンバ内圧力  １Ｐａ
ＲＦパワー  １０００Ｗ
Ｓｉのエッチング速度は約２０〜３０ｎｍ／ｍｉｎである。これに対して、凸部の高さは通常１０ｎｍより大きく、最大１５ｎｍにも及ぶことがあるので、凹部内の残留Si酸化膜を除去する為のＳｉエッチング時間は３０秒程度が適当である。
この後、同じ図２に示すＡｌＳｉスパッタ装置内の成膜スパッタ室２０２に真空に保持された搬送路を経由してガラス基板を移動させ、図１（ｄ）に示すように、ＡｌＳｉのスパッタ成膜１１２を行う。
【００４６】
この時の条件は、
Ａｒ  ０．３ｐａ
ＤＣ  ｐｏｗｅｒ  ２０ｋＷ
とし、６０秒間のスパッタにより５００ｎｍの膜厚を得た。このような工程によりゲートＣｒ／Ａｌコンタクト１１３とＳｉ活性層／Ａｌコンタクト１１４は結線される。
【００４７】
この実施例に用いたＡｌＳｉスパッタ装置について説明する。図２においてエッチング室２０１については、基板側にＲＦ電極２０４を配置する構造となっており、Ａｒガスプラズマ放電で発生するＡｒラジカル２０５を物理的に基板に衝突させることにより基板上の下地Ｓｉ膜１０３を約１０〜１５ｎｍの精度でエッチング除去することができる。一方、ＡｌＳｉスパッタ成膜を行う成膜スパッタ室２０２については、基板２０３側をアース電極２０６とし、ＡｌＳｉターゲット２０７を設置する対向電極側にＤＣバイアス電極２０８を配置する構造となっており、ＤＣバイアスによりＡｒガスプラズマによるＡｒラジカル２０５を発生させてＡｌＳｉターゲットにスパッタリングし、スパッタ放出されたＡｌ、Ｓｉラジカル２０９を基板上に堆積させることができる。
【００４８】
ここで説明した方法および装置を用いることにより、図１において、下地Ｓｉ膜１０３の表面にSi酸化膜を残留させることなく、良好なＳｉ活性層／Ａｌコンタクト１１４、ゲートＣｒ／Ａｌコンタクト１１３が形成される。図８にスパッタエッチングを施していないコンタクト部と、スパッタエッチングを３０秒施したコンタクト部の断面ＴＥＭ写真を示した。
【００４９】
下層Ｓｉ層１０３表面の凹凸はスパッタエッチングにより平坦化され、凹凸の高低差は１０ｎｍ以下になった。
【００５０】
またコンタクト抵抗は１０ｋΩ／以下で、表示デバイスとして駆動させる上で、十分に小さい値であることを確認した。
【００５１】
なお、この実施の形態ではガラス基板を用いたが、石英基板（quartz  substrate）を用いても構わない。石英基板の場合、価格は高くなるが、不純物を含んでいないので、基板上に熱酸化膜を形成する必要がなく、直接非晶質シリコンを形成できる。また、ガラス基板の代わりににサファイヤ基板（sapphire  substrate）を用いても構わない。サファイヤ基板もやはり価格はガラス基板に比べて高額だが、熱伝導性（thermal  conductivity）に優れるため、温度の上昇が生じる環境で用いる場合には適している。また、プラスチック基板を用いても構わない。
【００５２】
また、非晶質シリコンとしてポリシリコンを用いたが、ポリシリコンに限定されることはなく、マイクロクリスタルシリコンでも構わない。
【００５３】
また、この実施の形態ではCHF3とO2を反応性イオンエッチングにおけるエッチャントガスとして用いているが、CCl4をCHF3の代わりに用いても構わない。
【００５４】
なお、この実施形態では金属膜として、ここではAl-Si膜を用いたが、この材料に限らず、Cu、Al、Mo、Cr,ポリシリコンでも適用することができる。
【００５５】
また、この実施形態ではエッチング室から成膜室への搬送において、真空に保持した搬送路を経由したが、搬送路はAr、He等の不活性ガスで満たされた状態であってもよい。
【００５６】
なお、エッチング残渣1１０がない場合、影響が無視できるほど微量な場合は、BHFによるウェットエッチングは必ずしも必要ない。
【００５７】
（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態として、反応性イオンエッチングの時間を短縮して、Ｓｉ／Ｓｉ酸化膜のエッチング選択比の高いＢＨＦウェットエッチングを長くすることにより、コンタクトホールの深さ制御の精度をさらに高める方法を示す。図４にその実施形態を示す。本実施形態は大部分が第１の実施形態と共通であるが、反応性イオンエッチングの終点を活性層Ｓｉ膜１０３が剥き出しになった時点ではなく、Cｒ膜１０６の表面が剥き出しになった時点とする点が異なる。Ｃｒ膜１０６上の絶縁膜は４００ｎｍで、活性層Ｓｉ膜１０３上の絶縁膜に比べると５０ｎｍだけ薄い。したがって、Ｃｒ膜１０６でエッチング終点を検出した時点では、活性層Ｓｉ膜１０３上には５０ｎｍの絶縁膜が残っており、Ｓｉ活性層／Ａｌコンタクト１１４は開口していない。この場合のエッチング終点時刻は、第１の実施形態と同様にエッチング速度から算出したエッチング時間により予測することができる。また、露出したCr表面においては、Si酸化膜に覆われたＣｒ表面に比べて可視光反射率が大幅に増加するので、Ｃｒ表面の可視光反射率を観察することによってもエッチング終点時刻を予測することが可能である。
【００５８】
反射率の観察は肉眼でも可能であるし、観察用に可視レーザ光をCrパターンに照射し、その反射光を受光器で受ける構成を用いてもよい。このような終点検出に際しては、精度を上げるために、Ｃｒ膜のダミー膜をコンタクトホールより十分に大きい面積で基板面内に設けておき、この部分で反射率を観察してもよい。
【００５９】
ＢＨＦはSi酸化膜に対するエッチング速度がＳｉ膜に対して１００倍以上大きいので、５０ｎｍの膜厚が残留している時点でウェットエッチングに切り替えることにより、Ｓｉのオーバーエッチングを第１の実施形態の方法以上に確実に避けることができる。
【００６０】
ＢＨＦによるウェットエッチングは反応性イオンエッチングほど異方性がないため、長時間のエッチングではサイドエッチングが生じ、コンタクトホールの形状を劣化させるが、５０ｎｍ程度の膜厚をエッチングする時間であれば、ほとんどその影響はない。
【００６１】
上記第１、２の実施の形態においては基板を覆う絶縁膜、あるいは層間膜としてシリコン酸化膜を用いているが、シリコン窒化膜を用いても構わない。この場合も公知の方法、エッチャントを用いて反応性イオンエッチング、液相エッチングを施すことが可能であり、コンタクトホールを同様に形成することができる。
【００６２】
（第３の実施の形態）
次に、本発明の第３の実施形態として、図９に本発明の方法を用いて作成した画素駆動素子を用いた液晶表示装置を示す。ガラス基板９０１上の液晶表示部９０４には、ポリシリコンを用いたＴＦＴマトリックスが画素駆動素子として配置されており、水平駆動回路９０３と垂直駆動回路９０２によって、画像信号を走引することによって、画像を表示させている。本発明の方法で形成したコンタクトホールにより、ＴＦＴマトリックスや水平、垂直駆動回路の各ＴＦＴは配線に接続され、良好な表示特性を得ることができる。コンタクトホール底部のポリシリコン表面の凹凸は10nm以下であり、凹凸が10nmより大きい従来の構造とは異なって、酸化膜は残留しないので、低いコンタクト抵抗を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本発明の薄膜トランジスタ製造方法により形成される薄膜トランジスタの製造フローを表す工程断面図である。
【図２】本発明の薄膜トランジスタ製造方法において用いられるＡｌＳｉスパッタ装置の装置概略図である。
【図３】Ｓｉ活性層部分のコンタクトホール形成部分を拡大して示した断面図である。
【図４】本発明の薄膜トランジスタ製造方法により形成される薄膜トランジスタの製造工程を示す工程断面図である。
【図５】従来の薄膜トランジスタの製造方法により形成される薄膜トランジスタの製造フローを表す工程断面図である。
【図６】従来の薄膜トランジスタ製造方法において、Ｓｉ活性層部分のコンタクト形成を示した工程断面図である。
【図７】本発明の薄膜トランジスタ製造方法において、活性層Ｓｉ膜内の不純物分布を示す図である。
【図８】本発明を適用した薄膜トランジスタの断面ＴＥＭ像を示す図である。
【図９】本発明を適用した液晶表示装置を表す模式図である。
【符号の説明】
【００６４】
１００  スパッタエッチング
１０１  ガラス基板
１０２  Si酸化膜
１０３  活性層シリコン膜
１０４  層間絶縁Si酸化膜
１０５  マイクロ・クリスタル・シリコン膜
１０６  Ｃｒ膜
１０７  層間膜
１０８  フォトレジスト
１０９  ＣＨＦ３／Ｏ２混合ガス
１１０  エッチング残渣
１１１  バッファードフッ酸
１１２  ＡｌＳｉスパッタ成膜
１１３  ゲートＣｒ／Ａｌコンタクト
１１４  Ｓｉ活性層／Ａｌコンタクト
１１５  残留Si酸化膜
２０１  エッチング室
２０２  成膜スパッタ室
２０３  基板
２０４  ＲＦ電極
２０５  Ａｒラジカル
２０６  アース電極
２０７  ＡｌＳｉターゲット
２０８  ＤＣバイアス電極
２０９  Ａｌ、Ｓｉラジカル
９０１  ガラス基板
９０２  垂直駆動回路
９０３  水平駆動回路
９０４  液晶表示部
【図１】
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【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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