專利名稱：膜圖案化法、薄膜晶體管制法、薄膜晶體管襯底及其制法的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及膜的圖案化方法以及使用于液晶顯示裝置等的薄膜晶體管的制造方法。而且，涉及使用于液晶顯示裝置等的薄膜晶體管襯底的制造方法及薄膜晶體管襯底。
背景技術(shù)：
將使用非晶硅(Amorphous Silicon，以下也稱為“a-Si”)的薄膜晶體管(以下稱為“TFT”)用作開關(guān)元件的液晶顯示裝置用TFT有源矩陣陣列(active matrix array)襯底(以下稱為“TFT陣列襯底”)，一般公知有采用五次的光刻工序制造的方法(例如專利文獻(xiàn)1)。圖5示出TFT陣列襯底的一般剖面圖。該TFT陣列襯底100具備玻璃襯底等的絕緣性襯底101、柵電極102、柵極絕緣層103、a-Si半導(dǎo)體層104、n型a-Si半導(dǎo)體層105、源電極106、漏電極107、鈍化(passivation)膜108、顯示像素電極109等。n型a-Si半導(dǎo)體層105是為了得到與在其正上面形成的金屬層即源電極106及漏電極107和所述a-Si半導(dǎo)體層104的歐姆接觸(ohmic contact)的層。該n型a-Si半導(dǎo)體層105摻有雜質(zhì)，例如磷(P)。柵極絕緣層103可以由例如氮化硅膜(SiliconNitride，以下稱為“SiN”)構(gòu)成。
眾所周知，將柵極絕緣層103、a-Si半導(dǎo)體層104及n型a-Si半導(dǎo)體層105，用等離子CVD(Chemical Vapor Deposition)法連續(xù)成膜，由通常的光刻工序與干蝕刻工序，將a-Si半導(dǎo)體層104以及n型a-Si半導(dǎo)體層105以島狀元件分離的方法。作為上述干蝕刻工序提出了使用至少包括含氟原子的鹵素氣體及含氯原子的鹵素氣體的混合鹵素氣體進(jìn)行的方法。
但是，在使用上述混合氣體的方法中，a-Si半導(dǎo)體層104及n型a-Si半導(dǎo)體層105的加工剖面的形狀，如圖5所示，成為陡峭的錐角(約80～90°)。結(jié)果，將在n型a-Si半導(dǎo)體層105上形成的成為源電極106及漏電極107的金屬膜，用濺鍍法成膜時(shí)，發(fā)生覆蓋度(coverage)惡劣的問題。起因于該覆蓋度不良，發(fā)生源電極及漏電極的斷線或高電阻化。因此，有TFT陣列襯底的成品率下降的問題。
為解決上述問題，公開了在干蝕刻氣體中按某一比例添加氧(O2)，然后，用抗蝕劑后退法將a-Si半導(dǎo)體層104及n型a-Si半導(dǎo)體層105加工成錐形的方法(專利文獻(xiàn)2)。
專利文獻(xiàn)1特許第3234168號(hào)公報(bào)(圖4)專利文獻(xiàn)2特開平6-196451號(hào)公報(bào)(圖4)發(fā)明內(nèi)容理想的是，無需嚴(yán)密地控制蝕刻劑將a-Si半導(dǎo)體層104及n型a-Si半導(dǎo)體層105的剖面設(shè)成期望的錐角。在上述專利文獻(xiàn)2的技術(shù)中，為將錐形作成期望角度，需要添加O2氣體。而且需要嚴(yán)密地控制該添加量。
還有，雖然在上面對(duì)液晶顯示裝置用TFT陣列襯底的問題進(jìn)行了描述，但并不限于此，在具備半導(dǎo)體層的全體薄膜晶體管也發(fā)生同樣的問題。并且，雖然在上面描述了a-Si半導(dǎo)體層的問題，但并不限于此，在想要具備隨著從襯底分離而膜的加工兩端部間的距離縮短的錐形(以下也稱為“正錐形”)的整個(gè)膜也發(fā)生同樣的問題。
本發(fā)明為解決上述問題構(gòu)思而成，其第一目的是提供一種膜的圖案化方法及使用該膜的圖案化方法的薄膜晶體管的制造方法。首先，作為蝕刻劑使用特定的氣體。然后，無需嚴(yán)密地控制該氣體的添加量，而將膜的加工兩端部作成隨著從襯底分離而兩端部間的距離縮短的錐形，并使該錐形的角度能夠成為期望角度。
并且，第二目的是提供一種薄膜晶體管襯底及其制造方法。首先，作為蝕刻劑使用特定的氣體。然后，無需嚴(yán)密地控制該氣體的添加量，而將半導(dǎo)體層的加工兩端部作成隨著從絕緣性襯底分離而兩端部間的距離縮短的錐形。而且，能夠抑制可將該錐形的角度作成期望角度的半導(dǎo)體層的源電極及漏電極等的斷線及高電阻化而產(chǎn)生的不良且成品率高。
并且，第三目的是通過將半導(dǎo)體層與源電極及漏電極的界面的污染(contamination)抑制到最小限，提供具有高可靠性的薄膜晶體管。
本發(fā)明第一方面的膜的圖案化方法，在襯底上形成膜，在所述膜的上層將第一覆蓋層與其上層的第二覆蓋層圖案化，使該第二覆蓋層設(shè)有從所述第一覆蓋層端部突出的舌部，在所述膜的上層形成所述第一覆蓋層以及所述第二覆蓋層的圖案的狀態(tài)下，將所述膜蝕刻而進(jìn)行圖案化。還有，這里說的“膜”，不僅包括由一種層構(gòu)成的情況，而且也包括由兩種以上的層構(gòu)成的情況。
根據(jù)本發(fā)明第一方面的膜的圖案化方法，無需如上述專利文獻(xiàn)2那樣作為蝕刻劑使用特定的氣體并嚴(yán)密地控制該添加量，而將膜的加工兩端部設(shè)為正錐形。并且，能夠?qū)⒃撳F形作成期望角度。以下，引用圖2(b)及圖4說明該膜成為正錐形的理由。
在以下說明中，作為設(shè)有期望的錐形的膜，就由a-Si半導(dǎo)體層4及n型a-Si半導(dǎo)體層5這兩層構(gòu)成的例進(jìn)行說明。在本方面，如圖2(b)所示，第二覆蓋層11具備從第一覆蓋層端部突出的舌部。因此，在第二覆蓋層11的端部附近與蝕刻前的n型a-Si半導(dǎo)體層5的上面(半導(dǎo)體層的最上面)的相對(duì)區(qū)域形成有間隙12。通過這樣圖案化的第一覆蓋層10以及第二覆蓋層11，進(jìn)行非晶硅膜的干蝕刻，沿膜厚方向進(jìn)行蝕刻。與此同時(shí)，在上述間隙12侵入干蝕刻氣體，蝕刻n型a-Si半導(dǎo)體層5及a-Si半導(dǎo)體層4的側(cè)面。結(jié)果，a-Si半導(dǎo)體層4及n型a-Si半導(dǎo)體層5呈正錐形。
圖4是第一覆蓋層10、第二覆蓋層11、a-Si半導(dǎo)體層4及n型a-Si半導(dǎo)體層5的局部放大剖面圖。在這里，如圖4(a)所示，將與a-Si半導(dǎo)體層4的下層相對(duì)的a-Si半導(dǎo)體層4及n型a-Si半導(dǎo)體層5的加工剖面的正錐角設(shè)為θ。然后，設(shè)從第二覆蓋層11的最突出部的邊緣到第一覆蓋層10的邊緣的后退距離(以下也稱為“側(cè)邊蝕刻(side etching)量”)為X，設(shè)a-Si半導(dǎo)體層4及n型a-Si半導(dǎo)體層5的合計(jì)膜厚為Y。這時(shí)，這些X、Y及θ滿足下述式(1)的關(guān)系。
X＝Y(jié)/tanθ(1)側(cè)邊蝕刻量X可通過控制第一覆蓋層10的蝕刻時(shí)間來容易地控制。a-Si半導(dǎo)體層4及n型a-Si半導(dǎo)體層5的合計(jì)膜厚Y，可通過等離子CVD法容易地控制。因此，可容易地制造如圖4(b)或圖4(c)所示的具有期望的正錐角θ的a-Si半導(dǎo)體層4及n型a-Si半導(dǎo)體層5。
本發(fā)明第二方面的膜的圖案化方法，在上述方面，所述膜由非晶硅膜構(gòu)成。
本發(fā)明第三方面的膜的圖案化方法，其特征在于所述膜的蝕刻方法是使用氟硝酸的濕蝕刻方法或者在至少包括含氟原子的鹵素氣體及含氯原子的鹵素氣體的混合鹵素氣體的等離子中進(jìn)行的干蝕刻方法中的任一種方法。另外，在這里說的“鹵素氣體”指的是包括由鹵素原子單體構(gòu)成的氣體(例如氦氣(He))外，還包括由與鹵素原子以外的原子的化合物構(gòu)成的氣體(例如氯化氫氣體(HCl))。
本發(fā)明第四方面的膜的圖案化方法，其特征在于在上述方面，所述第二覆蓋層使用光刻膠材料。通過光刻工序進(jìn)行所述第二覆蓋層的圖案化。而且，所述第一覆蓋層使用金屬材料，通過蝕刻進(jìn)行所述第一覆蓋層的圖案化。
本發(fā)明第五方面的膜的圖案化方法，其特征在于在上述第一～第三方面，所述第二覆蓋層使用光刻膠材料，通過光刻工序進(jìn)行其圖案化。作為所述第一覆蓋層使用可用與所述光刻膠共同的顯像液圖案化，且對(duì)于所述顯像液的溶解速度比所述光刻膠大的金屬材料。因而，通過所述顯像液的濕蝕刻進(jìn)行所述第一覆蓋層的圖案化。
本發(fā)明第六方面的膜的圖案化方法，其特征在于在上述第一～第三方面，使用第一光刻膠材料及第二光刻膠材料進(jìn)行圖案化，所述第二覆蓋層的圖案化，使用所述第二光刻膠材料由光刻工序進(jìn)行。所述第一覆蓋層的圖案化，使用可用與所述第二光刻膠材料共同的顯像液圖案化，且對(duì)于所述顯像液的溶解速度比所述第二光刻膠材料大的所述第一光刻膠材料，通過光刻工序來進(jìn)行。
本發(fā)明第七方面的薄膜晶體管的制造方法是在絕緣性襯底上具備柵極絕緣層和半導(dǎo)體層的薄膜晶體管的制造方法，所述柵極絕緣層由氮化硅膜構(gòu)成。所述半導(dǎo)體層在所述柵極絕緣層的上層由非晶硅膜構(gòu)成。而且，使用上述方面所述的非晶硅膜的圖案化方法進(jìn)行該非晶硅膜的圖案化。
在上述專利文獻(xiàn)2中，除上述問題外，還存在a-Si半導(dǎo)體層的下層的由SiN構(gòu)成的柵極絕緣層會(huì)膜損耗的問題。這是由于作為干蝕刻的氣體添加O2氣體而使得a-Si半導(dǎo)體層與基體的絕緣層的蝕刻速率(etching rate)之比下降。結(jié)果，隨著a-Si半導(dǎo)體層與柵極絕緣層的選擇比下降，絕緣耐壓也下降。
根據(jù)本發(fā)明第七方面的薄膜晶體管的制造方法，能夠不使用O2氣體而形成具有期望的錐形的非晶硅膜的圖案。因此，能夠使成為半導(dǎo)體層的下層的柵極絕緣層干蝕刻時(shí)的選擇比提高，并能降低柵極絕緣層的膜厚減少。結(jié)果能夠抑制絕緣耐壓的下降。
本發(fā)明第八方面的薄膜晶體管襯底的制造方法是具備絕緣性襯底、半導(dǎo)體層、源電極、漏電極的薄膜晶體管襯底的制造方法，在所述絕緣性襯底上將所述半導(dǎo)體層、第一金屬膜、光刻膠按該順序積層。然后，形成所述光刻膠的圖案與所述第一金屬膜的圖案，使該光刻膠的圖案設(shè)有從該第一金屬膜的圖案端部突出的舌部。而且，將圖案化的所述光刻膠及所述第一金屬膜作為掩膜形成所述半導(dǎo)體層的圖案，并除去所述光刻膠。然后，在所述第一金屬膜的上層形成至少構(gòu)成所述源電極及所述漏電極的一部分的第二金屬膜，形成所述源電極及所述漏電極的至少一部分的圖案。
根據(jù)本發(fā)明第八方面的薄膜晶體管襯底的制造方法，無需如上述專利文獻(xiàn)2那樣作為蝕刻劑使用特定的氣體并嚴(yán)密地控制該添加量，而將半導(dǎo)體層的加工兩端部作成隨著從絕緣性襯底分離而兩端部間的距離縮短的錐形，并可作成使該錐形的角度成為期望角度的半導(dǎo)體層，能夠提供抑制源電極及漏電極等的斷線以及高電阻化而產(chǎn)生的不良且成品率高的薄膜晶體管襯底及其制造方法。
本發(fā)明第九方面的薄膜晶體管襯底的制造方法，其特征在于在上述方面，所述半導(dǎo)體層的正下面具備由氮化硅膜構(gòu)成的柵極絕緣層，所述半導(dǎo)體層由非晶硅膜構(gòu)成，所述半導(dǎo)體層的圖案化，通過使用氟硝酸的濕蝕刻方法或者在至少包括含氟原子的鹵素氣體及含氯原子的鹵素氣體的混合鹵素氣體的等離子中進(jìn)行的干蝕刻方法的任一種方法進(jìn)行。
本發(fā)明第十方面的薄膜晶體管襯底，是具備絕緣性襯底、半導(dǎo)體層、在該半導(dǎo)體層的正上面形成并與該半導(dǎo)體層電連接的源電極及漏電極的薄膜晶體管襯底，所述源電極與所述漏電極至少由設(shè)有各自與所述半導(dǎo)體層的最上面大致同一形狀的最下面的第一層與在該第一層上形成的第二層形成。
以往，自形成半導(dǎo)體層后到形成源電極及漏電極為止，經(jīng)過以下工序形成島狀圖案的光刻工序(清洗、抗蝕劑涂敷等)；除去抗蝕劑的工序(在抗蝕劑剝離液的浸漬或灰化)；在形成成為源電極及漏電極的金屬膜之前的清洗工序等。因此，可能在半導(dǎo)體層與源電極及漏電極的界面殘留各種各樣的污染。結(jié)果，存在使TFT特性劣化的危險(xiǎn)。根據(jù)本方面，源電極及漏電極至少由第一層及第二層構(gòu)成，由于第一層與半導(dǎo)體層連續(xù)成膜，可將這些界面的污染抑制到最小限。結(jié)果，可提供具有高可靠性的薄膜晶體管。
本發(fā)明第十一方面的薄膜晶體管襯底，其特征在于在上述方面，所述半導(dǎo)體層是非晶硅膜，在所述半導(dǎo)體層的正下面形成由氮化硅膜構(gòu)成的柵極絕緣層。
根據(jù)本發(fā)明，無需作為蝕刻劑使用特定的氣體并嚴(yán)密地控制該添加量，作成使膜的加工兩端部隨著從襯底分離而兩端部間的距離縮短的錐形。具有可提供可將該錐形的角度成為期望角度的膜的圖案化方法以及使用該膜的圖案化方法的薄膜晶體管的制造方法的優(yōu)異效果。
另外，無需作為蝕刻劑使用特定的氣體并嚴(yán)密地控制該添加量，將半導(dǎo)體層的加工兩端部作成隨著從絕緣性襯底分離而兩端部間的距離縮短的錐形，作成可將該錐形的角度成為期望角度的半導(dǎo)體層，具有可提供抑制源電極及漏電極等的斷線及高電阻化而產(chǎn)生的不良且成品率高的薄膜晶體管襯底及其制造方法的優(yōu)異效果。
并且，具有可提供將半導(dǎo)體層與源電極及漏電極的界面的污染抑制到最小限且具有高可靠性的薄膜晶體管的優(yōu)異效果。
圖1是本實(shí)施例1的TFT襯底的剖面圖。
圖2是表示本實(shí)施例1的在干蝕刻中使用的裝置的主要部分的示意剖面圖。
圖3是本實(shí)施例1的TFT襯底的制造工序圖。
圖4是本實(shí)施例1的a-Si膜的加工剖面形狀的說明圖。
圖5是傳統(tǒng)例的TFT襯底的剖面圖。
(符號(hào)說明)1絕緣性襯底，2柵電極，3柵極絕緣層，4半導(dǎo)體層，5歐姆接觸層，6源電極，7漏電極，8鈍化膜，9像素電極，10第一覆蓋層(第一層)，11第二覆蓋層，12間隙，13第二層，14接觸孔，20平行板型等離子蝕刻裝置，21蝕刻氣體導(dǎo)入管，22真空泵，23上部電極，24下部電極，25高頻電源，50TFT陣列襯底。
具體實(shí)施例方式
以下就應(yīng)用本實(shí)施方式的一例進(jìn)行說明。另外，只要符合本發(fā)明的宗旨，顯然其他的實(shí)施例也屬于本發(fā)明的范圍。
實(shí)施例1圖1是本實(shí)施例1的將使用a-Si的薄膜晶體管(TFT)用作開關(guān)元件的液晶顯示裝置用TFT有源矩陣陣列襯底(以下稱為“TFT陣列襯底”)的剖面圖。該TFT陣列襯底50具備玻璃襯底等的絕緣性襯底1、柵電極2、柵極絕緣層3、第一半導(dǎo)體層即a-Si半導(dǎo)體層4、第二半導(dǎo)體層即n型a-Si半導(dǎo)體層5、源電極6、漏電極7、鈍化膜8、顯示像素電極9、金屬膜10等。n型a-Si半導(dǎo)體層5具有為得到與a-Si半導(dǎo)體層4和上部金屬層的歐姆接觸的作用。
構(gòu)成TFT陣列襯底50各層的構(gòu)成材料，例如柵電極2可使用Cr膜、柵極絕緣層3例如可使用SiN膜、n型a-Si半導(dǎo)體層5可使用摻雜磷(P)的材料、源電極6可使用Cr膜、顯示像素電極9可使用銦和錫的氧化物(Indium Tin Oxide(以下稱“ITO”))。
本實(shí)施例1的a-Si半導(dǎo)體層4及n型a-Si半導(dǎo)體層5，如圖1所示，其剖面形狀呈正錐形。
接著，說明本實(shí)施例1的TFT陣列襯底50的制造方法。還有，下述的制造工序只是典型的一例，只要符合本發(fā)明的宗旨顯然可采用其他制造方法。
(A)在絕緣性襯底1上，作為用以形成柵電極的金屬材料，例如通過濺鍍法形成200nm厚度的Cr膜。然后，通過第一次的光刻工序，使用柵電極形成用的光刻膠(未圖示)形成用以形成柵電極的圖案。然后，使用硝酸高鈰銨水溶液等進(jìn)行蝕刻形成柵電極2。然后，除去柵電極形成用光刻膠圖案，另外，在該工序中，顯然可同時(shí)形成具有柵電極以外的功能的圖案。
(B)通過等離子CVD法，連續(xù)地形成作為柵極絕緣層3的SiN膜為例如400nm、a-Si半導(dǎo)體層4為200nm、n型a-Si半導(dǎo)體層5為50nm。然后，將作為第一金屬膜起作用的Cr等的材料以100nm的厚度成膜。該第一金屬膜作為a-Si半導(dǎo)體層4、n型a-Si半導(dǎo)體層5形成用的第一覆蓋層10起作用。
接著，通過第二次的光刻工序?qū)⒐饪棠z材料涂敷后進(jìn)行圖案化。該膜作為a-Si半導(dǎo)體層4、n型a-Si半導(dǎo)體層5形成用的第二覆蓋層11起作用。在涂敷光刻膠材料涂敷并干燥后，將第二覆蓋層11圖案化，使第二覆蓋層11的最下面的形狀，在a-Si層4的期望的圖案中的最下面大致相對(duì)的位置呈大致同一形狀(參照?qǐng)D2(a))。在圖2(a)中，第二覆蓋層11形成具有正錐形的島狀的圖案。
接下來，通過使用硝酸高鈰銨(Cerium(IV)Di-Ammonium Nitrate)水溶液等的蝕刻，形成第一覆蓋層10的圖案(參照?qǐng)D2(b))。通過該工序，如圖2(b)所示，第一覆蓋層10成為相對(duì)于第二覆蓋層11的最下面后退的島狀。即，得到第一覆蓋層10的端部比第二覆蓋層11的最下面端部?jī)H以預(yù)定距離進(jìn)入其中的島狀的圖案。
(C)使用第一覆蓋層10及第二覆蓋層11，形成a-Si半導(dǎo)體層4及n型a-Si半導(dǎo)體層5的圖案。圖案化可通過干蝕刻工序進(jìn)行。因此，如圖2(b)所示，能夠形成具有較緩的正錐形的a-Si半導(dǎo)體層4及n型a-Si半導(dǎo)體層5的島狀的圖案。關(guān)于其理由后述。
圖3是在本實(shí)施例1中使用的、用以將a-Si半導(dǎo)體層4及n型a-Si半導(dǎo)體層5干蝕刻的平行板型等離子蝕刻裝置20的主要部分的示意剖面圖。平行板型等離子蝕刻裝置20如該圖所示，具備蝕刻氣體導(dǎo)入管21、真空泵22、上部電極23、下部電極24、高頻電源25等。
通過真空泵22將蝕刻室(etching chamber)內(nèi)保持在真空狀態(tài)，并使蝕刻氣體從蝕刻氣體導(dǎo)入管21導(dǎo)入到蝕刻室內(nèi)。上部電極23、下部電極24設(shè)置成在蝕刻室內(nèi)互相平行。下部電極24具有作為絕緣性襯底1的載物臺(tái)的功能。上部電極23與高頻電源25(13.56MHz)連接，構(gòu)成為可施加高頻。上部電極23及下部電極24帶有調(diào)溫功能，可保持一定溫度。
還有，雖然在上述例中說明了高頻電源25與上部電極23連接的例子，但是連接到下部電極24也可。
從蝕刻氣體導(dǎo)入管21導(dǎo)入的蝕刻氣體使用至少包括含氟原子的鹵素氣體及含氯原子的鹵素氣體的混合鹵素氣體。干蝕刻是在這些混合鹵素氣體的等離子中進(jìn)行的。作為最佳具體可列舉以下條件SF690ml/min(0℃，1氣壓下)(即90sccm)；HCl500ml/min(0℃，1氣壓下)；He300ml/min(0℃，1氣壓下)；氣壓為33Pa；將RF功率設(shè)為800W。
在這里說明a-Si半導(dǎo)體層4及n型a-Si半導(dǎo)體層5呈正錐形的原因。如圖2(b)所示，由于第二覆蓋層11設(shè)有從第一覆蓋層端突出的舌部，在第二覆蓋層11的端部附近與蝕刻前的n型a-Si半導(dǎo)體層5的上面(半導(dǎo)體層的最上面)的相對(duì)區(qū)域形成間隙12。通過像這樣被圖案化的第一覆蓋層10及第二覆蓋層11，進(jìn)行非晶硅膜的干蝕刻，沿膜厚方向進(jìn)行蝕刻。與此同時(shí)，干蝕刻氣體侵入上述間隙12，n型a-Si半導(dǎo)體層5及a-Si半導(dǎo)體層4的側(cè)面被蝕刻。結(jié)果a-Si半導(dǎo)體層4及n型a-Si半導(dǎo)體層5呈正錐形。
圖4(a)～(c)是第一覆蓋層10、第二覆蓋層11、a-Si半導(dǎo)體層4以及n型a-Si半導(dǎo)體層5的局部放大剖面圖。這里，如圖4(a)所示，設(shè)對(duì)于柵電極3的a-Si半導(dǎo)體層4及n型a-Si半導(dǎo)體層5的正錐角為θ、從第二覆蓋層11最突出部的邊緣到第一覆蓋層10的邊緣的后退距離(以下也稱為“側(cè)邊蝕刻量”)為X、a-Si半導(dǎo)體層4及n型a-Si半導(dǎo)體層5的合計(jì)膜厚為Y。這時(shí)，這些X、Y及θ滿足下述式(1)的關(guān)系。
X＝Y(jié)/tanθ(1)側(cè)邊蝕刻量X，通過控制第一覆蓋層10的蝕刻時(shí)間可以容易地控制。a-Si半導(dǎo)體層4及n型a-Si半導(dǎo)體層5的合計(jì)膜厚Y，由于通過等離子CVD法可容易地控制，能夠容易地制造具有如圖4(b)和圖4(c)所示的期望的正錐角θ的a-Si半導(dǎo)體層4及n型a-Si半導(dǎo)體層5。
在形成a-Si半導(dǎo)體層4及n型a-Si半導(dǎo)體層5的正錐形后，第一覆蓋層10作為圖案留下，將第二覆蓋層11用通常的光刻膠材料除去工序除去。第一覆蓋層10如后所述，作為用以形成a-Si半導(dǎo)體層4及n型a-Si半導(dǎo)體層5的掩膜起作用，同時(shí)也作為源電極6及漏電極7的第一層起作用。
(D)將用以形成源電極6及漏電極7的第二層13的第二金屬膜，在第一覆蓋層10的正上面通過濺鍍法形成。例如，可以由Cr膜形成。在本實(shí)施例1中，源電極6及漏電極7分別由通過第一覆蓋層10形成的第一層和在其正上面形成的第二層13構(gòu)成。第二層13的膜厚以減去第一覆蓋層10的膜厚的厚度(例如200nm)成膜，通過第三次的光刻工序，使用源/漏電極形成用光刻膠(未圖示)，進(jìn)行期望的圖案的圖案化。
然后，通過使用硝酸高鈰銨水溶液等的蝕刻，形成源電極6及漏電極7。其后，通過使用HCl氣體的干蝕刻，形成TFT的溝道部(未圖示)。然后，通過通常的光刻膠材料除去工序，將源/漏電極形成用光刻膠除去(參照?qǐng)D2(b))。
(E)通過CVD法形成鈍化膜8。例如，能夠?qū)iN膜以300nm的膜厚成膜。接著，通過第四次的光刻工序，使用接觸孔形成用光刻膠(未圖示)形成期望的圖案。然后，通過使用CF4氣體的干蝕刻來形成接觸孔14。然后，通過通常的光刻膠除去工序，將接觸孔形成用光刻膠除去。
(F)形成顯示像素電極9。首先，形成例如100nm膜厚的ITO膜。其次，通過第五次的光刻工序來由顯示像素電極用光刻膠(未圖示)形成用以形成顯示像素電極的圖案。然后，使用草酸進(jìn)行ITO膜等的蝕刻，從而形成顯示像素電極9。然后，除去顯示像素電極用光刻膠，得到如圖2(e)所示的TFT陣列襯底50。
根據(jù)本實(shí)施例1的TFT陣列襯底50的制造方法，得到以下效果(1)以往，由于a-Si膜的加工剖面陡峭而發(fā)生覆蓋a-Si膜地形成的源電極及漏電極等的斷線及高電阻化。根據(jù)本實(shí)施例1，可形成具有期望角度的正錐形的a-Si半導(dǎo)體層4及n型a-Si半導(dǎo)體層5的島狀圖案。能夠使源電極6及漏電極7的覆蓋度良好且成品率提高。
(2)根據(jù)本實(shí)施例1，由于不使用O2氣體，可具有高的a-Si半導(dǎo)體層4與成為其下層的柵極絕緣層3干蝕刻時(shí)的選擇比，并可降低柵極絕緣層3的膜厚減少。結(jié)果，能夠抑制絕緣耐壓的下降。
(3)以往，自形成n型a-Si半導(dǎo)體層5后到形成源電極6及漏電極7為止，經(jīng)過了形成島狀圖案的光刻工序(清洗、抗蝕劑涂敷等)和除去抗蝕劑的工序(在抗蝕劑剝離液浸漬或灰化)。并且，為了經(jīng)過形成成為源電極及漏電極的金屬膜之前的清洗工序等，可能在n型a-Si半導(dǎo)體層5與源電極6及漏電極7的界面殘留各種各樣的污染。結(jié)果，存在使TFT特性劣化的危險(xiǎn)。根據(jù)本實(shí)施例1，將構(gòu)成源電極6及漏電極7的一部分的第一覆蓋層10與n型a-Si半導(dǎo)體層5連續(xù)成膜。從而，能夠?qū)⒃谶@些界面的污染抑制到最小限。
由這些結(jié)果，能夠提供具有良好的TFT特性與高可靠性的TFT陣列襯底50。
還有，在本實(shí)施例1中，作為形成a-Si半導(dǎo)體層4及n型a-Si半導(dǎo)體層5的島狀圖案的方法，采用了在至少包括含原子的鹵素氣體及含氯原子的鹵素氣體的混合鹵素氣體的等離子中進(jìn)行干蝕刻的方法，但并不限于此，可采用例如使用氟硝酸等的濕蝕刻方法。
并且，在本實(shí)施例1中，就形成島狀圖案的第一覆蓋層10成為構(gòu)成源電極6及漏電極7的第一層的例進(jìn)行了說明，但并不限于此。例如，也可以使形成島狀圖案的第一覆蓋層10作為歐姆接觸膜等而起作用。這時(shí)的例可為將第一覆蓋層10為Cr、將源電極6及漏電極7為Al合金。Cr膜除了本發(fā)明的功能之外也作為與非晶硅的歐姆接觸膜起作用。因此，作為源電極6及漏電極7，也可選擇如Al合金那樣難以取得與非晶硅的歐姆接觸的金屬膜。作為其他的例，第一覆蓋層10可采用如Ti、W、Mo、Ta等的高熔點(diǎn)金屬，構(gòu)成源電極6及漏電極7的金屬膜可采用Cu、Ag類的低電阻金屬。并且，雖然就第一覆蓋層10在n型a-Si半導(dǎo)體層5上形成、第二覆蓋層11在第一覆蓋層10的正上面形成例進(jìn)行了說明，但并不限于此，在第一覆蓋層10與n型a-Si半導(dǎo)體層5之間或在第二覆蓋層11與第一覆蓋層10之間，具備其他層，也可應(yīng)用本發(fā)明。
在本實(shí)施例1中，示出對(duì)液晶顯示用TFT陣列襯底50的應(yīng)用例，但并不限于此，也可用于使用a-Si膜的其他半導(dǎo)體設(shè)備或在形成a-Si膜圖案后使用熱處理或激光退火等方法來多晶體化的硅(p-Si)膜的半導(dǎo)體設(shè)備。并且，不限于a-Si層，本件發(fā)明適用于呈正錐形且想具備期望的錐角的整個(gè)膜的圖案化過程。特別是在設(shè)有該膜的圖案的上層覆蓋新的膜的結(jié)構(gòu)的設(shè)備，可有效地得到本發(fā)明的效果。
實(shí)施例2以下，就與上述實(shí)施例1的TFT陣列襯底50不同的變形例進(jìn)行說明。還有，在以下的說明中與上述實(shí)施例1同樣的構(gòu)成部件采用同樣的符號(hào)，適當(dāng)?shù)厥÷栽撜f明。
本實(shí)施例2的TFT陣列襯底100，除以下方面外基本結(jié)構(gòu)與上述實(shí)施例1相同。即，在上述實(shí)施例1的第一覆蓋層10使用了由Cr構(gòu)成的金屬膜，而本實(shí)施例2的第一覆蓋層使用了向Al添加Pt或Ni等的屬于周期表VIII族的至少一種以上金屬原子的Al合金膜。另外，上述實(shí)施例1的第一覆蓋層10兼有作為構(gòu)成源/漏電極的第一層的功能，但本實(shí)施例2的第一覆蓋層在形成a-Si半導(dǎo)體層4及n型a-Si半導(dǎo)體層5后除去。另外，上述實(shí)施例1的第一覆蓋層10的圖案化，使用硝酸高鈰銨水溶液進(jìn)行蝕刻，而本實(shí)施例2的第一覆蓋層的圖案化使用在第二覆蓋層的圖案化時(shí)使用的顯像液一樣的顯像液。
本實(shí)施例2的第一覆蓋層，選定可用與用以形成a-Si半導(dǎo)體層4及n型a-Si半導(dǎo)體層5的圖案的由光刻膠材料構(gòu)成的第二覆蓋層共同的顯像液進(jìn)行圖案化的材料。并且，通過共同的顯像液顯像時(shí)，選定第一覆蓋層對(duì)于顯像液的溶解速度大于第二覆蓋層的溶解速度。從而，能夠?qū)⒌谝桓采w層與設(shè)有從所述第一覆蓋層端部突出的舌部的第二覆蓋層同時(shí)圖案化。
作為本實(shí)施例2的第一覆蓋層的構(gòu)成材料的最佳例，可列舉添加5at％的Pt的Al-5at％Pt膜。例如，可以使第一覆蓋層為100mm厚度。通過在第一覆蓋層使用Al-5at％Pt膜，可在一般光刻膠的顯像中使用的有機(jī)堿顯像液即2.38％TMAH(羥化四甲銨(Tetramethlylammonium hydroxide))溶液中約130nm/min的速度蝕刻第一覆蓋層。
a-Si半導(dǎo)體層4及n型a-Si半導(dǎo)體層5的圖案，可通過與上述實(shí)施例1同樣的方法形成。上述式(1)的側(cè)邊蝕刻量X，可通過控制添加到Al的金屬原子的種類和量來容易地控制。在a-Si半導(dǎo)體層4及n型a-Si半導(dǎo)體層5圖案化后，可同時(shí)除去第一覆蓋層及第二覆蓋層，也可按順序除去第二覆蓋層和第一覆蓋層。
根據(jù)本實(shí)施例2，可得到上述實(shí)施例1的效果(1)～(2)。并且，作為其他效果，(4)由于將第一覆蓋層、第二覆蓋層同時(shí)圖案化，可縮短制造工序。
另外，在本實(shí)施例2中，作為第一覆蓋層的構(gòu)成材料就以使用Al-Pt合金的例進(jìn)行了說明，但也可使用Al-Ni合金以作替代。添加到Al的Pt或Ni的組分比優(yōu)選1at％以上、10at％以下。若小于1at％，則對(duì)于有機(jī)堿顯像液的Al-Ni合金的蝕刻速度變慢。因此，有了難以與作為第二覆蓋層的構(gòu)成材料使用的光刻膠材料的顯像同時(shí)蝕刻第一覆蓋層的憂慮。另一方面，若超過10at％，則有可能以Pt或Ni為主要成分的沉淀物不被蝕刻而成為蝕刻殘雜，因此并不理想。
還有，如上述實(shí)施例1那樣將第一覆蓋層10與第二覆蓋層11分別蝕刻時(shí)，Pt或Ni的組分比并不限于上述值，可使用僅由Al構(gòu)成的膜。并且，如上述實(shí)施例1所示，可將第一覆蓋層作為構(gòu)成源電極6及漏電極7的第一層或歐姆接觸層等而留下。這時(shí)也可得到上述(3)的效果。
實(shí)施例3以下，就與上述實(shí)施例1的TFT陣列襯底50相異的實(shí)施例3進(jìn)行說明。
本實(shí)施例3的TFT陣列襯底，除以下方面外基本結(jié)構(gòu)與上述實(shí)施例1相同。即，在上述實(shí)施例1中，第一覆蓋層10使用了金屬膜，第二覆蓋層使用了光刻膠材料，但在本實(shí)施例3中，第一覆蓋層使用第一光刻膠材料，第二覆蓋層使用第二光刻膠材料。并且，上述實(shí)施例1的第一覆蓋層10也兼有構(gòu)成源/漏電極的第一層的功能，而本實(shí)施例3的第一覆蓋層在形成a-Si半導(dǎo)體層4及n型a-Si半導(dǎo)體層5后被除去。并且，上述實(shí)施例1的第一覆蓋層10的圖案化，使用硝酸高鈰銨水溶液進(jìn)行蝕刻，而本實(shí)施例3的第一覆蓋層的圖案化，通過光刻工序進(jìn)行圖案化。另外，還有通過與第二覆蓋層圖案化時(shí)使用的顯像液一樣的顯像液來同時(shí)進(jìn)行圖案化的不同點(diǎn)。
將本實(shí)施例3的第一覆蓋層涂敷并干燥后曝光，然后將第二覆蓋層涂敷并干燥后曝光。其后，用共同的顯像液同時(shí)圖案化。當(dāng)構(gòu)成第一覆蓋層的第一光刻膠材料和構(gòu)成第二覆蓋層的第二光刻膠材料的感光波長(zhǎng)不同時(shí)，將第一光刻膠材料涂敷并干燥后，接著將第二光刻膠材料涂敷并干燥。然后，可以照射第一光刻膠材料的激活光線進(jìn)行曝光，接著照射第二光刻膠材料的激活光線進(jìn)行曝光。
然后，用共同的顯像液一起進(jìn)行第一光刻膠材料及第二光刻膠材料的圖案化。選定共同的顯像液時(shí)，選定對(duì)于顯像液的第一覆蓋層的溶解速度大于第二覆蓋層的溶解速度。從而，可將第一覆蓋層和設(shè)有從第一覆蓋層端部突出的舌部的第二覆蓋層同時(shí)圖案化。
根據(jù)本實(shí)施例3，與上述實(shí)施例1同樣可得到具有正錐形的a-Si半導(dǎo)體層4及n型a-Si半導(dǎo)體層5。結(jié)果，可得到上述效果(1)、(2)及(4)。
權(quán)利要求
1.一種膜的圖案化方法，其特征在于在襯底上形成膜，在所述膜的上層將第一覆蓋層與其上層的第二覆蓋層圖案化，使該第二覆蓋層設(shè)有從所述第一覆蓋層端部突出的舌部，在所述膜的上層形成所述第一覆蓋層以及所述第二覆蓋層的圖案的狀態(tài)下，將所述膜蝕刻而進(jìn)行圖案化。
2.如權(quán)利要求1所述的膜的圖案化方法，其特征在于所述膜是非晶硅膜。
3.如權(quán)利要求2所述的膜的圖案化方法，其特征在于所述膜的蝕刻方法是使用氟硝酸的濕蝕刻方法或者在至少包括含氟原子的鹵素氣體及含氯原子的鹵素氣體的混合鹵素氣體的等離子中進(jìn)行的干蝕刻方法的任一種方法。
4.如權(quán)利要求1、2或3所述的膜的圖案化方法，其特征在于所述第二覆蓋層使用光刻膠材料，并通過光刻工序進(jìn)行其圖案化，所述第一覆蓋層使用金屬材料，并通過蝕刻進(jìn)行其圖案化。
5.如權(quán)利要求1、2或3所述的膜的圖案化方法，其特征在于所述第二覆蓋層使用光刻膠材料，并通過光刻工序進(jìn)行其圖案化，作為所述第一覆蓋層使用可用與所述光刻膠共同的顯像液圖案化，且對(duì)于所述顯像液的溶解速度比所述光刻膠大的金屬材料，并通過用所述顯像液的濕蝕刻進(jìn)行其圖案化。
6.如權(quán)利要求1、2或3所述的膜的圖案化方法，其特征在于在使用第一光刻膠材料及第二光刻膠材料進(jìn)行圖案化的膜的圖案化方法中，所述第二覆蓋層使用所述第二光刻膠材料，并通過光刻工序進(jìn)行其圖案化，作為所述第一覆蓋層使用可用與所述第二光刻膠材料共同的顯像液圖案化，且對(duì)于所述顯像液的溶解速度比所述第二光刻膠材料大的所述第一光刻膠材料，并通過光刻工序進(jìn)行其圖案化。
7.一種薄膜晶體管的制造方法，制造在絕緣性襯底上具備柵極絕緣層和半導(dǎo)體層的薄膜晶體管，所述柵極絕緣層由氮化硅膜構(gòu)成，所述半導(dǎo)體層在所述柵極絕緣層的上層由非晶硅膜構(gòu)成，使用權(quán)利要求1所述的膜的圖案化方法進(jìn)行該非晶硅膜的圖案化。
8.一種薄膜晶體管襯底的制造方法，制造具備絕緣性襯底、半導(dǎo)體層、源電極、漏電極的薄膜晶體管襯底，在所述絕緣性襯底上將所述半導(dǎo)體層、第一金屬膜、光刻膠按該順序積層，形成所述光刻膠的圖案與所述第一金屬膜的圖案，使該光刻膠的圖案設(shè)有從該第一金屬膜的圖案端部突出的舌部，將圖案化的所述光刻膠及所述第一金屬膜作為掩膜形成所述半導(dǎo)體層的圖案，除去所述光刻膠，在所述第一金屬膜的上層形成至少構(gòu)成所述源電極及所述漏電極的一部分的第二金屬膜，形成所述源電極及所述漏電極的至少一部分的圖案。
9.如權(quán)利要求8所述的薄膜晶體管襯底的制造方法，其特征在于所述半導(dǎo)體層的正下面具備由氮化硅膜構(gòu)成的柵極絕緣層，所述半導(dǎo)體層由非晶硅膜構(gòu)成，所述半導(dǎo)體層的圖案化，通過使用氟硝酸的濕蝕刻方法或者在至少包括含氟原子的鹵素氣體及含氯原子的鹵素氣體的混合鹵素氣體的等離子中進(jìn)行的干蝕刻方法的任一種方法進(jìn)行。
10.一種薄膜晶體管襯底，具備絕緣性襯底、半導(dǎo)體層、在該半導(dǎo)體層的正上面形成并與該半導(dǎo)體層電連接的源電極及漏電極，所述源電極與所述漏電極至少由設(shè)有各自與所述半導(dǎo)體層的最上面大致同一形狀的最下面的第一層與在該第一層上形成的第二層形成。
11.如權(quán)利要求10所述的薄膜晶體管襯底，其特征在于所述半導(dǎo)體層是非晶硅膜，在所述半導(dǎo)體層的正下面形成由氮化硅膜構(gòu)成的柵極絕緣層。
全文摘要
本發(fā)明提供一種膜的圖案化方法，無需作為蝕刻劑使用特定的氣體且嚴(yán)密地控制該添加量，而將膜的加工兩端部作成隨著從襯底分離而兩端部間的距離縮短的錐形，并可使該錐形的角度成為期望角度。本發(fā)明的膜的圖案化方法，在襯底上形成膜(4、5)，在膜(4、5)的上層將第一覆蓋層(10)與其上層的第二覆蓋層(11)圖案化，使該第二覆蓋層(11)設(shè)有從該第一覆蓋層(10)端部突出的舌部，在膜(4、5)的上層形成第一覆蓋層(10)及第二覆蓋層(11)圖案的狀態(tài)下，將膜(4、5)蝕刻并圖案化。
文檔編號(hào)H01L29/66GK1953140SQ20061013742
公開日2007年4月25日 申請(qǐng)日期2006年10月18日 優(yōu)先權(quán)日2005年10月18日
發(fā)明者柴田英次, 日野輝重 申請(qǐng)人:三菱電機(jī)株式會(huì)社