(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁性基板上に設けた多結晶シリコンパターン上にゲート絶縁膜を介してゲート電極を形成すると共に、ゲートバスラインを形成し、少なくとも前記ゲート電極の側壁に陽極酸化膜を形成したのち、前記ゲート電極の側壁に設けた陽極酸化膜を除去する工程を備えた薄膜トランジスタの製造方法において、前記ゲートバスラインと陽極酸化用の電源供給線を電気的に切断したのち、前記ゲート電極の側壁に設けた陽極酸化膜を除去することを特徴とする薄膜トランジスタの製造方法。
【請求項２】
上記ゲート電極及びゲートバスラインが、Ａｌ或いはＡｌ合金のいずれかからなり、上記陽極酸化膜が、多孔質な陽極酸化膜であることを特徴とする請求項１記載の薄膜トランジスタの製造方法。
【請求項３】
上記陽極酸化膜の除去部が、低不純物濃度のソース・ドレイン領域を規定することを特徴とする請求項２記載の薄膜トランジスタの製造方法。
【請求項４】
上記ゲート電極の側壁に陽極酸化膜を形成したのち、前記ゲート電極を陽極酸化することにより、少なくとも前記ゲート電極と前記陽極酸化膜との境界に無孔質陽極酸化膜を形成することを特徴とする請求項３記載の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】
本発明は薄膜トランジスタの製造方法に関するものであり、特に、液晶表示装置の画素スイッチング素子、或いは、データドライバ及びゲートドライバ等として用いる多結晶シリコン薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）の陽極酸化膜の除去工程に特徴のある薄膜トランジスタの製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、液晶表示装置は小型・軽量・低消費電力であるため、ＯＡ端末やプロジェクター等に使用されたり、或いは、携帯可能性を利用して小型液晶テレビ等に使用されており、特に、高品質液晶表示装置用には、画素毎にスイッチング用のＴＦＴを設けたアクティブマトリクス型液晶表示装置が用いられている。
【０００３】
この様なアクティブマトリクス型液晶表示装置において、アドレス用ＴＦＴや、各画素ＴＦＴのゲート線或いはデータ線に印加する電圧を制御する画素周辺部の駆動ドライバー用のＴＦＴは、近年の液晶表示装置の高精細化、高品質化に伴って高移動度のものが求められており、この様な要請に応えるためにＴＦＴを構成する半導体層として多結晶シリコン膜を用いた多結晶シリコンＴＦＴが採用され始めている。
【０００４】
しかし、この様な多結晶シリコンＴＦＴに用いる多結晶シリコン膜は、単結晶シリコン膜に比べて結晶性が劣るため、単結晶シリコンＴＦＴと比較してオフ電流が高いという問題がある。
【０００５】
この様なオフ電流の問題を解決するために、ＬＤＤ（Ｌｉｇｈｔｌｙ  Ｄｏｐｅｄ  Ｄｒａｉｎ）構造の採用が検討されており、高不純物濃度のソース・ドレイン領域とチャネル領域との間に低不純物濃度のＬＤＤ領域を設けることによって、ＴＦＴのオフ状態の時のチャネル−ドレイン領域（ソース領域）間の電界を緩和して、リーク電流を低減しようというものである。
【０００６】
ここで、従来のＬＤＤ構造ＴＦＴの製造工程を、図６及び図７を参照して説明するが、図７（ｄ），（ｅ）の右側の図は、陽極酸化のための電源供給線とゲート電極に繋がるゲートバスラインとの接続部の構造を示す要部断面図である。
【０００７】
図６（ａ）参照
まず、石英ガラス基板４１上に下地ＳｉＯ2 膜４２を介して多結晶シリコンパターン４３を設けたのち、ゲート絶縁膜となるＳｉＯ2 膜４４及びゲート電極となるＡｌ層４５を堆積させ、次いで、酒石酸＋エチレングリコールからなる溶液中でＡｌ層４５を陽極酸化して、その表面に孔が少なく緻密な無孔質陽極酸化膜４６を形成する。
【０００８】
図６（ｂ）参照
次いで、レジストパターン４７をマスクとして、無孔質陽極酸化膜４６及びＡｌ層４５をエッチングして、ゲート電極４８、ゲート電極４８に繋がるゲートバスライン（図示せず）、及び、無孔質陽極酸化保護膜４９を形成する。
【０００９】
次いで、ＬＤＤ領域を自己整合的に形成するために、シュウ酸溶液中で再び陽極酸化することによりゲート電極４８の露出表面、即ち、側面にポーラスな多孔質陽極酸化膜５０を形成する。
【００１０】
図６（ｃ）参照
次いで、無孔質陽極酸化保護膜４９及び多孔質陽極酸化膜５０をマスクとして、ＳｉＯ2 膜４４をエッチングすることによってゲート絶縁膜５１を形成すると共に、多結晶シリコンパターン４３を露出させる。
【００１１】
図７（ｄ）参照
次いで、Ａｌ混酸（リン酸＋硝酸＋水）を用いてエッチングすることによって、ゲート電極４８の側壁に形成されている多孔質陽極酸化膜５０を選択的に除去して、除去部直下のゲート絶縁膜５１をＬＤＤマスク領域とする。
なお、右の図から明らかなように、この工程までは、ゲート電極４８に繋がるゲートバスライン５２は電源供給線５３と電気的に接続されている。
【００１２】
図７（ｅ）参照
次いで、ゲートバスライン５２と電源供給線５３を電気的に切断するために、エッチングにより切断部５４を設けたのち、Ｐイオン５５を低加速エネルギーで高濃度に注入してソース・ドレイン領域５６を形成し、次いで、Ｐイオンを高加速エネルギーで低濃度に注入してＬＤＤ領域５７を形成する。
【００１３】
図７（ｆ）参照
次いで、全面に層間絶縁膜として、エッチングストッパーとなるＳｉＯ2 膜５８、及び、ＳｉＮ膜５９を堆積させ、次いで、パターニングすることによってソース・ドレイン領域５６及びゲート電極４８に対するコンタクトホールを形成したのち、Ｔｉ膜を堆積させ、パターニングすることによってソース・ドレイン電極６０及びゲート引出電極６１を形成していた。
なお、画素スイッチング用ＴＦＴ、即ち、アドレス用ＴＦＴの場合には、ゲート引出電極は必要ない。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来のＴＦＴの製造工程においては、ポーラスな多孔質陽極酸化膜５０を除去する工程において、ゲート電極４８或いはゲートバスライン５２に多数の孔が発生し、ゲートバスライン５２がオープンになったり、或いは、ゲート破損によりＴＦＴが動作しなくなるという問題がある。
【００１５】
図８（ａ）参照
即ち、ポーラスな多孔質陽極酸化膜５０を除去する工程において、ゲートバスライン５２と電源供給線５３が電気的に接続されていると、エッチング液中で、多結晶シリコンパターン４８とゲートバスライン５２との間に、ＳｉとＡｌのイオン化傾向に基づいて化学電池が形成され、電源供給線５３を介して閉回路が構成されて電子６４が流れるため、ゲート電極４８或いはゲートバスライン５２にピンホールが存在すると、ピンホールが化学反応によってその一部が溶解し、多数の孔６２，６３が形成されるものと考えられる。
【００１６】
図８（ｂ）参照
これらの孔６２，６３は、エッチング時間にもよるが、場合によっては、直径２μｍ程度の大きさになり、イオン注入により、ソース・ドレイン領域５６及びＬＤＤ領域５７を形成してもＴＦＴとして動作しなくなり、また、ゲートバスライン５２に孔６３が形成された場合には、ゲートバスライン５２が孔６３によって切断され、回路がオープンになってしまうことがある。
【００１７】
したがって、本発明は、ポーラスな陽極酸化膜の除去工程において、ゲート電極及びゲートバスラインに孔が発生することを防止することを目的とする。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
図１は本発明の原理的構成の説明図であり、この図１を参照して本発明における課題を解決するための手段を説明する。
なお、各図における左側の図は、ＴＦＴ素子部の要部断面図であり、また、右側の図はゲート電極に繋がるゲートバスラインの電源供給線との接続部の要部断面図である。
【００１９】
図１（ａ）乃至（ｃ）参照
（１）本発明は、絶縁性基板１上に設けた多結晶シリコン膜３上にゲート絶縁膜４を介してゲート電極５を形成すると共に、ゲートバスライン８を形成し、少なくともゲート電極５の側壁に陽極酸化膜７を形成したのち、このゲート電極５の側壁に設けた陽極酸化膜７を除去する工程を備えた薄膜トランジスタの製造方法において、ゲートバスライン８と陽極酸化用の電源供給線１０を電気的に切断したのち、ゲート電極５の側壁に設けた陽極酸化膜７を除去することを特徴とする。
【００２０】
この様に、ゲート電極５の側壁に設けた陽極酸化膜７を除去する前に、ゲートバスライン８と陽極酸化用の電源供給線１０を切断部９において切断しているので、陽極酸化用溶液を媒介とした化学電池が閉回路を構成しなくなり、電流が流れないので、ゲートバスライン８に存在するピンホール部の化学反応による溶解が起こらず、ＴＦＴにとって不所望な孔の発生を防止することができる。
【００２１】
（２）また、本発明は、上記（１）において、ゲート電極５及びゲートバスライン８が、Ａｌ或いはＡｌ合金のいずれかからなり、陽極酸化膜７が、多孔質な陽極酸化膜であることを特徴とする。
【００２２】
この様なゲート電極５及びゲートバスライン８用の導電体としては、陽極酸化の容易性、或いは、低抵抗性の観点から、Ａｌ、或いは、Ａｌ−Ｓｃ及びＡｌ−Ｓｉ等のＡｌ合金が好適であり、特に、エレクトロマイグレーション耐性及びヒロックの発生防止の点でＡｌ−Ｓｃが望ましい。
【００２３】
また、陽極酸化膜７として、多孔質な陽極酸化膜を用いることによって、短時間で厚いサイドウォールを形成することができ、また、そのエッチング除去も容易になる。
【００２４】
（３）また、本発明は、上記（２）において、陽極酸化膜７の除去部が低不純物濃度のソース・ドレイン領域を規定することを特徴とする。
【００２５】
この様に、多孔質な陽極酸化膜７を用いることによって、簡単な製造工程によって、十分な耐圧の得られる低不純物濃度のソース・ドレイン領域、即ち、ＬＤＤ領域を自己整合的に形成することができる。
【００２６】
（４）また、本発明は、上記（３）において、ゲート電極５の側壁に陽極酸化膜７を形成したのち、ゲート電極５を陽極酸化することにより、少なくともゲート電極５と陽極酸化膜７との境界に無孔質陽極酸化膜を形成することを特徴とする。
【００２７】
この様に、ゲート電極５と陽極酸化膜７との境界に無孔質陽極酸化膜を形成することによって、ゲート電極５の側壁に設けた陽極酸化膜７を除去する際に、ゲート電極５が不所望にエッチングされることがない。
【００２８】
【発明の実施の形態】
ここで、本発明の実施の形態の製造工程を、図２乃至図５を参照して説明する。
なお、図４（ｈ）は、図４（ｇ）におけるＡ−Ａ′を結ぶ一点鎖線に沿った要部断面図である。
【００２９】
図２（ａ）参照
まず、ＴＦＴ基板となる透明の石英ガラス基板１１上に、プラズマＣＶＤ法（ＰＣＶＤ法）を用いて、厚さ１０〜５００ｎｍ、例えば、２００ｎｍの下地ＳｉＯ2 膜１２、及び、厚さ１０〜２００ｎｍ、例えば、５０ｎｍのアモルファスシリコン層を堆積させたのち、例えば、３００ｍＪ／ｃｍ2 のパワーでレーザ照射を行って多結晶シリコン層に変換し、次いで、所定の形状にドライ・エッチングすることによって、ＴＦＴを構成するための多結晶シリコンパターン１３からなる島状領域を形成する。
【００３０】
図２（ｂ）参照
次いで、多結晶シリコンパターン１３の表面を軽くフッ酸処理して汚染物質を除去したのち、ＰＣＶＤ法を用いて、厚さ５０〜２００ｎｍ、例えば、１５０ｎｍのゲート絶縁膜となるＳｉＯ2 膜１４を堆積させ、次いで、スパッタリング法を用いて、全面にゲート電極及びゲートバスラインとなる厚さ１００〜５００ｎｍ、例えば、３００ｎｍのＡｌ膜を堆積させたのち、酒石酸＋エチレングリコール溶液中で、例えば、１５Ｖの電圧を１５分間印加することによって厚さ１５ｎｍの緻密で無孔質なＡｌ2 Ｏ3 からなる無孔質陽極酸化膜１６を形成する。
なお、この場合の無孔質陽極酸化膜１６の膜厚は印加電圧に比例（１０〜１５Å／Ｖ）する。
【００３１】
図２（ｃ）参照
次いで、レジストパターン１７をマスクとして、Ｃｒ混酸（リン酸＋硝酸＋水＋ＣｒＯ3 ）を用いて無孔質陽極酸化膜１６をエッチングして無孔質陽極酸化保護膜１９を形成し、次いで、Ａｌ混酸を用いてＡｌ膜１５をエッチングすることによってゲート電極１８及び各ゲート電極１８と一体に繋がるゲートバスライン（図示せず）を形成する。
【００３２】
図３（ｄ）参照
次いで、レジストパターン１７を残存させたまま、全体をシュウ酸水溶液中に浸漬すると共に、ゲートバスラインに電源供給線を介して外部電源から、例えば、４Ｖの正電圧を印加することによって陽極酸化を行い、ゲート電極１８及びゲートバスラインの露出側面に、厚さ２００〜１０００ｎｍ、例えば、４Ｖの正電圧を４０分間印加して８００ｎｍのポーラスな多孔質陽極酸化膜２０を形成する。
【００３３】
図３（ｅ）参照
次いで、レジストパターン１７を除去したのち、酒石酸＋エチレングリコール溶液中に浸漬すると共に、ゲートバスラインに電源供給線を介して外部電源から、例えば、１００Ｖの正電圧を印加することによって陽極酸化を行い、ゲート電極１８及びゲートバスラインと、多孔質陽極酸化膜２０及び無孔質陽極酸化保護膜１６との界面に、厚さ１００ｎｍの無孔質陽極酸化膜２１を形成する。
【００３４】
図３（ｆ）参照
次いで、多孔質陽極酸化膜２０及び無孔質陽極酸化保護膜１６をマスクとして、ＣＨＦ3 ＋Ｏ2 をエッチングガスとしたドライ・エッチングを施すことによって、ＳｉＯ2 膜１４をエッチングして、ゲート絶縁膜２２を形成する。
【００３５】
図４（ｇ）及び（ｈ）参照
次いで、フォトレジスト２５を塗布して、ゲートバスライン２３の電源供給線２４側の近傍に開口部２６を設け、Ｃｒ混酸を用いて露出する無孔質陽極酸化保護膜１９を除去したのち、Ａｌ混酸を用いてゲートバスライン２３の露出部をエッチングして切断部２７を形成する。
【００３６】
図５（ｉ）参照
次いで、フォトレジスト２５を除去したのち、Ａｌ混酸を用いてポーラスな多孔質陽極酸化膜２０を除去し、次いで、加速エネルギー５〜３０ｋｅＶ、例えば、１０ｋｅＶで、５．０×１０14〜１．０×１０16ｃｍ-2、例えば、５．０×１０15ｃｍ-2のドーズ量でＰイオン２８をイオン注入してゲート絶縁膜２２に自己整合するｎ+ 型のソース・ドレイン領域２９を形成する。
【００３７】
図５（ｊ）参照
次いで、加速エネルギー３０〜１００ｋｅＶ、例えば、９０ｋｅＶで、１．０×１０13〜１．０×１０15ｃｍ-2、例えば、１．０×１０14ｃｍ-2のドーズ量でＰイオン３０をイオン注入して無孔質陽極酸化保護膜２１に自己整合するｎ- 型のＬＤＤ領域３１を形成したのち、３００ｍＪ／ｃｍ2 のパワーでレーザ照射を行い、注入したＰイオンを活性化する。
【００３８】
図５（ｋ）参照
次いで、ＰＣＶＤ法を用いて、層間絶縁膜として、厚さ１０〜１００ｎｍ、例えば、３０ｎｍのエッチングストッパーとなるＳｉＯ2 膜３２、及び、厚さ２００〜５００ｎｍ、例えば、３７０ｎｍのＳｉＮ膜３３を堆積させたのち、エッチングすることによってソース・ドレイン領域２９及びゲート電極１８に対するコンタクトホールを形成し、次いで、厚さ１００〜５００ｎｍ、例えば、４００ｎｍのＴｉ膜を堆積させたのち、ドライ・エッチングを施すことによってソース・ドレイン電極３４及びゲート引出電極３５を形成する。
【００３９】
次いで、図示しないものの、画素部においては、第２層間絶縁膜を介してドレイン電極と接続するドレインバスラインを形成したのち、第３層間絶縁膜を介してソース電極と接続する画素電極を形成することによってＴＦＴ基板が完成する。
【００４０】
以上、説明したように、本発明の実施の形態においては、ＬＤＤ領域を形成するためのポーラスな多孔質陽極酸化膜２０の除去工程の前に、ゲートバスライン２３と電源供給線２４を切断しているので、エッチング液、即ち、Ａｌ混酸を媒介とした化学電池の閉回路が構成されないので、ピンホール部における化学反応に基づく溶解による孔が発生することがなく、素子欠陥のないＴＦＴ基板を形成することができる。
【００４１】
また、本発明の実施の形態においては、多孔質陽極酸化膜２０とゲート電極１８及びゲートバスライン２３との界面に無孔質陽極酸化保護膜２１を設けているので、多孔質陽極酸化膜２０のエッチング除去工程において、ゲート電極１８及びゲートバスライン２３がエッチングされることがなく、安定した特性のＴＦＴを形成することができる。
【００４２】
この無孔質陽極酸化保護膜２１は必ずしも必須のものではないが、無孔質陽極酸化保護膜２１は緻密であり、３００℃程度の低温熱処理でも発生するヒロック（ｈｉｌｌｏｃｋ）を低減する効果があるため、最近の液晶表示装置パネルにおける標準的なプロセスになりつつある。
【００４３】
また、上記の実施の形態においては、アモルファスシリコン層をレーザアニールすることによって多結晶シリコン層に変換しているが、アモルファスシリコン膜を６００℃程度の高温でアニールして多結晶化しても良く、或いは、減圧化学気相成長法（ＬＰＣＶＤ法）を用いて多結晶シリコン層を直接堆積させても良いものであり、さらに、アモルファスシリコンを多結晶化する際に、Ｎｉ等の核形成物質を添加してから多結晶化しても良いものである。
【００４４】
また、上記の各実施の形態においては、ゲート電極材料としてＡｌを用いているが、Ａｌに限られるものではなく、Ａｌ−Ｓｃ或いはＡｌ−Ｓｉ等のＡｌを主成分とした金属であれば良く、この様な金属を用いることによって配線抵抗が低減し、且つ、パターニング工程が簡単になり、特に、Ｓｃを含んだＡｌ−Ｓｃを用いた場合にはヒロックの発生を抑制することができる。
【００４５】
また、上記の実施の形態においては、高不純物濃度のソース・ドレイン領域２９を形成したのち、ＬＤＤ領域３１を形成しているが、この順序は逆にしても良いものである。
【００４６】
また、上記の実施の形態においては、アクティブマトリクス型液晶表示装置に用いるＴＦＴの製造方法として説明しているが、本発明は、アクティブマトリクス型液晶表示装置に限られるものではなく、ラインセンサ用の薄膜半導体装置等の他の用途の薄膜半導体装置も対象とするものである。
【００４７】
また、上記の実施の形態においては、絶縁性基板として、透明な石英ガラス基板を用いているが、石英ガラス基板に限られるものでなく、製造工程に伴う熱処理温度に耐え得る特性を有するガラス基板等の絶縁性基板であれば何でも良く、特に、液晶表示装置以外の用途の場合には、必ずしも透明である必要はない。
【００４８】
【発明の効果】
本発明によれば、ＬＤＤ領域を形成するための多孔質陽極酸化膜の除去工程の前に、ゲートバスラインと電源供給線を切断しているので、ゲート電極及びゲートバスラインに孔による欠陥が発生することがなく、ゲート電極及びゲートバスラインに多くのピンホールが存在していても、素子欠陥のない薄膜トランジスタを製造することができ、アクティブマトリクス型液晶表示装置の高信頼性化、低価格化に寄与するところが大きい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の原理的構成の説明図である。
【図２】本発明の実施の形態の途中までの製造工程の説明図である。
【図３】本発明の実施の形態の図２以降の途中までの製造工程の説明図である。
【図４】本発明の実施の形態の図３以降の途中までの製造工程の説明図である。
【図５】本発明の実施の形態の図４以降の製造工程の説明図である。
【図６】従来のＴＦＴの途中までの製造工程の説明図である。
【図７】従来のＴＦＴの図６以降の製造工程の説明図である。
【図８】従来のＴＦＴの製造工程の問題点の説明図である。
【符号の説明】
１  絶縁性基板
２  下地絶縁膜
３  多結晶シリコンパターン
４  ゲート絶縁膜
５  ゲート電極
６  保護膜
７  陽極酸化膜
８  ゲートバスライン
９  切断部
１０  電源供給線
１１  石英ガラス基板
１２  下地ＳｉＯ2 膜
１３  多結晶シリコンパターン
１４  ＳｉＯ2 膜
１５  Ａｌ層
１６  無孔質陽極酸化膜
１７  レジストパターン
１８  ゲート電極
１９  無孔質陽極酸化保護膜
２０  多孔質陽極酸化膜
２１  無孔質陽極酸化膜
２２  ゲート絶縁膜
２３  ゲートバスライン
２４  電源供給線
２５  フォトレジスト
２６  開口部
２７  切断部
２８  Ｐイオン
２９  ソース・ドレイン領域
３０  Ｐイオン
３１  ＬＤＤ領域
３２  ＳｉＯ2 膜
３３  ＳｉＮ膜
３４  ソース・ドレイン電極
３５  ゲート引出電極
４１  石英ガラス基板
４２  下地ＳｉＯ2 膜
４３  多結晶シリコンパターン
４４  ＳｉＯ2 膜
４５  Ａｌ層
４６  無孔質陽極酸化膜
４７  レジストパターン
４８  ゲート電極
４９  無孔質陽極酸化保護膜
５０  多孔質陽極酸化膜
５１  ゲート絶縁膜
５２  ゲートバスライン
５３  電源供給線
５４  切断部
５５  Ｐイオン
５６  ソース・ドレイン領域
５７  ＬＤＤ領域
５８  ＳｉＯ2 膜
５９  ＳｉＮ膜
６０  ソース・ドレイン電極
６１  ゲート引出電極
６２  孔
６３  孔
６４  電子
【図１】
0004036917.tif 000002
【図２】
0004036917.tif 000003
【図３】
0004036917.tif 000004
【図４】
0004036917.tif 000005
【図５】
0004036917.tif 000006
【図６】
0004036917.tif 000007
【図７】
0004036917.tif 000008
【図８】
0004036917.tif 000009