JP2009267296A - 金属配線の製造方法、ｔｆｔの製造方法、及びそれを用いて製造されたｔｆｔ - Google Patents

Abstract

【課題】生産性が向上し、かつ寸法精度が良い金属配線の製造方法、ＴＦＴの製造方法、及びそれを用いて製造されたＴＦＴを提供すること。
【解決手段】本発明にかかる金属配線の製造方法では、まず、主成分金属に、主成分金属より酸化物の生成エネルギーが低い添加金属が添加された第２の金属膜３０を成膜する。そして、第２の金属膜３０を酸化させて金属酸化物を形成し、第２の金属膜３０の表面に酸化層３２を形成する。次に、酸化層３２上にフォトレジスト３１を形成して、第１のドライエッチング条件により、酸化層３２をエッチングする。そして、第１のドライエッチング条件の場合と比較して、主成分金属の金属酸化物に対する選択比が高い第２のドライエッチング条件により、下層の第２の金属膜３０をエッチングする。
【選択図】図６

Description

本発明は、金属配線の製造方法、ＴＦＴの製造方法、及びそれを用いて製造されたＴＦＴに関する。

表示装置等に用いられるＴＦＴ基板には、複数の金属配線が形成される。従来の金属配線の加工には、薬液を用いたウェットエッチングやガスを用いたドライエッチングが用いられている。平行平板型ドライエッチングには、基板を接地電極に保持するアノードカップル方式と、高周波印加電極に保持するカソードカップル方式がある。例えば、カソードカップル方式は、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）に用いられる。近年、誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）等の高密度プラズマを用いたドライエッチング手法も開発されており、ガラス等の大面積基板への対応も始まっている。

しかしながら、高密度プラズマエッチング手法はプラズマ密度が増大し、エッチング速度が向上する反面、下地膜のエッチング速度も大きくなってしまう。このため、下地膜との選択比を確保することが困難になる。ここで、ボトムゲート型（逆スタガ型）の非晶質シリコン（ａ−Ｓｉ）ＴＦＴの製造方法について説明する。まず、絶縁性基板上に、ゲート電極、ゲート絶縁膜を順次形成する。そして、半導体膜（ａ−Ｓｉ膜）、金属膜を順次成膜する。そして、金属膜をエッチングして、ソース・ドレイン電極を形成する。その後、バックチャネルエッチを行い、チャネル部を形成する。

ここで、この金属膜のエッチングに、高密度プラズマエッチング手法を用いるとする。上記のように、金属膜の下地膜である半導体膜に対する選択比を確保することが難しいため、オーバーエッチングが発生する可能性がある。すなわち、金属膜のエッチング時に、チャネル部における半導体膜もエッチングされてしまう可能性がある。その後、この半導体膜をエッチングしてチャネル部を形成すると、チャネル部の半導体膜の膜厚が変動する。これにより、トランジスタ特性が低下するという問題が生じる。このように、ボトムゲート型のａ−Ｓｉ ＴＦＴでは、ソース・ドレイン電極加工時のエッチングに下地膜との選択比が要求される。
特開平１１−２９７６６８号公報 特開２００２−２１７２０３号公報

特許文献１には、エッチングガスとして、塩素系ガス又は臭素系ガスと、酸素ガスとの流量比が１０対３となる混合ガスを用いている。そして、金属層をその下地層であるａ−Ｓｉ層に対して選択的にエッチングしている。しかし、この場合、酸素ガスを含む混合ガスを用いるため、金属層のみならず、レジストもエッチングされてしまう。このため、エッチングされたレジスト部分で金属層もエッチングされ、金属層の寸法精度が低下してしまう。

特許文献２に記載の金属配線形成方法では、まず金属配線上に、金属配線層の材料に対してエッチング選択比が大きい材料による絶縁膜を成膜する。そして、絶縁膜上にフォトレジスト層を形成して所望の形状にパターニングする。次に、フォトレジスト層をマスクとして、絶縁膜をエッチングする。その後、フォトレジスト層と絶縁膜とをマスクとして金属配線をエッチングする。これにより、金属配線を精度良く形成している。しかしながら、この手法では、成膜・エッチング工程が追加されるために生産性が低下してしまう。

本発明は、上記の問題を鑑みてなされたものであり、生産性が向上し、かつ寸法精度が良い金属配線の製造方法、ＴＦＴの製造方法、及びそれを用いて製造されたＴＦＴを提供することを目的とする。

本発明にかかる金属配線の製造方法は、主成分金属に、前記主成分金属より酸化物の生成エネルギーが低い添加金属が添加された金属膜を成膜する工程と、前記金属膜を酸化させて金属酸化物を形成し、前記金属膜の表面に酸化層を形成する工程と、前記酸化層上にレジストを形成する工程と、前記レジストをマスクとして、第１のドライエッチング条件により、前記酸化層をエッチングし、前記酸化層の下層の前記金属膜を露出させる工程と、前記第１のドライエッチング条件の場合と比較して、前記主成分金属の前記金属酸化物に対する選択比が高い第２のドライエッチング条件により、前記レジスト及び前記酸化層をマスクとして、前記酸化層がエッチングされて露出した下層の前記金属膜をエッチングする工程とを有する方法である。

本発明によれば、生産性が向上し、かつ寸法精度が良い金属配線の製造方法、ＴＦＴの製造方法、及びそれを用いて製造されたＴＦＴを提供することができる。

実施の形態．
本実施の形態にかかる薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）は、液晶表示装置やＥＬ表示装置等の平面型表示装置（フラットパネルディスプレイ）のＴＦＴアレイ基板に用いられる。まず、図１を参照して、ＴＦＴアレイ基板について図１を用いて説明する。図１は、ＴＦＴアレイ基板の構成を示す平面図である。

ＴＦＴアレイ基板１００には、表示領域１０１と表示領域１０１を囲むように設けられた額縁領域１０２とが設けられている。この表示領域１０１には、複数のゲート信号線（走査信号配線）１０９と複数のソース信号線（表示信号配線）１１０とが形成されている。複数のゲート信号線１０９は平行に設けられている。同様に、複数のソース信号線１１０は平行に設けられている。ゲート信号線１０９と、ソース信号線１１０とは、互いに交差するように形成されている。ゲート信号線１０９とソース信号線１１０とは直交している。そして、隣接するゲート信号線１０９と隣接するソース信号線１１０とで囲まれた領域が画素１０５となる。従って、ＴＦＴアレイ基板１００では、画素１０５がマトリクス状に配列される。

さらに、ＴＦＴアレイ基板１００の額縁領域１０２には、走査信号駆動回路１０３と表示信号駆動回路１０４とが設けられている。ゲート信号線１０９は、表示領域１０１から額縁領域１０２まで延設されている。そして、ゲート信号線１０９は、ＴＦＴアレイ基板１００の端部で、走査信号駆動回路１０３に接続される。ソース信号線１１０も同様に表示領域１０１から額縁領域１０２まで延設されている。そして、ソース信号線１１０は、ＴＦＴアレイ基板１００の端部で、表示信号駆動回路１０４と接続される。走査信号駆動回路１０３の近傍には、外部配線１０６が接続されている。また、表示信号駆動回路１０４の近傍には、外部配線１０７が接続されている。外部配線１０６、１０７は、例えば、ＦＰＣ（Flexible Printed Circuit）などの配線基板である。

外部配線１０６、１０７を介して走査信号駆動回路１０３、及び表示信号駆動回路１０４に外部からの各種信号が供給される。走査信号駆動回路１０３は外部からの制御信号に基づいて、ゲート信号（走査信号）をゲート信号線１０９に供給する。このゲート信号によって、ゲート信号線１０９が順次選択されていく。表示信号駆動回路１０４は外部からの制御信号や、表示データに基づいて表示信号をソース信号線１１０に供給する。これにより、表示データに応じた表示電圧を各画素１０５に供給することができる。なお、走査信号駆動回路１０３と表示信号駆動回路１０４は、ＴＦＴアレイ基板１００上に配置される構成に限られるものではない。例えば、ＴＣＰ（Tape Carrier Package）により駆動回路を接続してもよい。

画素１０５内には、少なくとも１つのＴＦＴ１０８が形成されている。ＴＦＴ１０８はソース信号線１１０とゲート信号線１０９の交差点近傍に配置される。例えば、このＴＦＴ１０８が画素電極に表示電圧を供給する。スイッチング素子であるＴＦＴ１０８のゲート電極はゲート信号線１０９に接続され、ゲート端子から入力される信号によってＴＦＴ１０８のＯＮとＯＦＦを制御している。ＴＦＴ１０８のソース電極はソース信号線１１０に接続されている。ゲート電極に電圧を印加するとソース信号線１１０から電流が流れるようになる。これにより、ソース信号線１１０から、ＴＦＴ１０８のドレイン電極に接続された画素電極に表示電圧が印加される。そして、画素電極と、対向電極との間に、表示電圧に応じた電界が生じる。

次に、図２を参照して、ＴＦＴ１０８について詳細に説明する。図２は、ＴＦＴ１０８の構成を示す断面図である。ここでは、ＴＦＴ１０８の一例としてボトムゲート型（逆スタガ型）のＴＦＴ１０８について説明する。

絶縁性基板１上には、ゲート電極２が形成される。そして、ゲート電極２を覆うように、ゲート絶縁膜３が形成される。ゲート電極２と対向して、ゲート絶縁膜３上に半導体膜７が形成される。半導体膜７は、真性半導体膜４とオーミックコンタクト膜６を有する。オーミックコンタクト膜６は、不純物元素を含んだ半導体膜であり、導電性を有する。真性半導体膜４は、ゲート電極２上からはみ出るように形成される。また、後述するコンタクトホール１１の下にも、真性半導体膜４が形成される。真性半導体膜４上には、オーミックコンタクト膜６が形成される。また、オーミックコンタクト膜６は、ゲート電極２上の中央部には形成されない。このオーミックコンタクト膜６が形成されない部分がチャネル部５である。なお、チャネル部５において、真性半導体膜４の膜厚は、薄くなっている。

このように、オーミックコンタクト膜６は、真性半導体膜４の両端に形成される。一方のオーミックコンタクト膜６がソース領域を構成し、他方のオーミックコンタクト膜６がドレイン領域を構成する。すなわち、ソース領域及びドレイン領域は、チャネル部５を挟むように対向配置されている。ここで、チャネル部５とは、ゲート電極２にゲート電圧を印加した際に、チャネルが形成される部分を示す。具体的には、ゲート電極２にゲート電圧を印加すると、チャネル部５の表面には、チャネルが形成される。そして、ソース領域とドレイン領域との間に所定の電圧を与えた状態でゲート電圧を印加すると、ソース領域とドレイン領域の間にはゲート電圧に応じたドレイン電流が流れる。

ソース領域において、オーミックコンタクト膜６上には、ソース電極８が形成される。このソース電極８を介してソース領域に電位が供給される。また、ドレイン領域において、オーミックコンタクト膜６上には、ドレイン電極９が形成される。そして、ゲート絶縁膜３上には、ソース電極８及びドレイン電極９を覆うように、パッシベーション膜１０が形成される。そして、ドレイン電極９上のパッシベーション膜１０には、コンタクトホール１１が形成される。パッシベーション膜１０上には、画素電極１２が形成される。また、コンタクトホール１１には、画素電極１２が埋設される。これにより、画素電極１２とドレイン電極９とが電気的に接続される。ＴＦＴ１０８は、以上のように構成されている。

次に、図３を参照して、上記のＴＦＴ１０８を形成する際に用いるＩＣＰドライエッチング装置について説明する。図３は、ＩＣＰドライエッチング装置の構成を示す側面図である。

エッチングチャンバー２０上部には、誘電体窓２１が形成されている。誘電体窓２１は、誘電体で形成されており、例えば石英を用いることができる。誘電体窓２１上には、コイルユニット２２が設置されている。コイルユニット２２は、エッチングチャンバー２０外に設けられている。コイルユニット２２には、マッチングボックスを介して高周波電源２３が接続されている。高周波電源２３は、高密度プラズマを生成させるためのＩＣＰ電源である。

また、エッチングチャンバー２０下部には、下部電極２４が形成される。下部電極２４と誘電体窓２１とは対向配置される。下部電極２４上には、エッチング処理される基板２５が静電チャックを介して設置される。下部電極２４は、温度制御機構を有する。これにより、基板２５が加熱される。下部電極２５には、マッチングボックスを介して高周波電源２６が接続されている。高周波電源２６は、基板２５に対する入射イオン成分を制御するためのバイアス電源である。また、高密度プラズマを生成するための高周波電源２３と、基板２５に対する入射イオン成分を制御する高周波電源２６とは独立して制御される。

また、エッチングチャンバー２０内部には、エッチングガス２７が供給される。具体的には、塩素（Ｃｌ_２）、酸素（Ｏ_２）、臭素（Ｂｒ_２）、ＳＦ_６等のエッチングガス２７が供給され、所望のガス雰囲気とする。また、エッチングチャンバー２０には、排気口２８が設けられており、エッチングチャンバー２０内部を所望の圧力下にすることができる。また、エッチングの際に発生する反応生成物を排気口２８から真空排気することができる。ＩＣＰドライエッチング装置は、以上のように構成される。

次に、上記のＩＣＰドライエッチング装置の動作について説明する。まず、所望のエッチングガス２７を供給してエッチングチャンバー２０内を所望のガス雰囲気とする。また、排気口２８から排気させ、エッチングチャンバー２０内部を所望の圧力に保持する。そして、マッチングボックスを介して高周波電源２３からコイルユニット２２に高周波電力（ＩＣＰ電力）を供給する。そして、コイルユニット２２により高周波電磁場が発生する。この高周波電磁場は、誘電体窓２１を透過し、エッチングチャンバー２０内に導入される。これにより、エッチングチャンバー２０内で放電が起こり、エッチングチャンバー２０内のエッチングガス２７がプラズマ化され、高密度プラズマが発生する。

また、マッチングボックスを介して高周波電源２６から下部電極２４にバイアス電力を供給する。これにより、上記のように、発生したプラズマ中のイオンを基板２５に対して垂直に引き込み、かつ入射エネルギーを制御することができる。すなわち、基板２５に対する入射イオン成分を制御することができる。そして、例えば基板２５上の膜にエッチングガスのイオンが衝突し、膜がエッチングされる。また、その時に発生する反応生成物は排気口２８から真空排気される。以上のように、ＩＣＰエッチングを行うことができる。

次に、図４、５を参照して、ＴＦＴ１０８の製造方法について説明する。図４、５は、ＴＦＴ１０８の製造方法を示す断面図である。

まず、絶縁性基板１上に、第１の金属膜を成膜する。絶縁性基板１としては、ガラス基板等の透明絶縁性基板を用いることができる。第１の金属膜としては、電気的比抵抗値の低いＡｌ、Ｍｏ、Ｃｒやこれらを主成分とする合金を用いることが好ましい。そして、第１の金属膜上に、感光性樹脂であるフォトレジストをスピンコートによって塗布する。そして、塗布したフォトレジストを露光、現像する公知の写真製版法を行う。これにより、所望の形状にフォトレジストがパターニングされる。その後、フォトレジストをマスクとして、第１の金属膜をエッチングして、フォトレジストを除去する。これにより、ゲート電極２が形成される。

好適な実施例として、第１の金属膜としてＡｌ合金膜を用いる。そして、公知のＡｒガスを用いたスパッタリング法によって、Ａｌ合金膜を２００ｎｍの厚さに成膜する。その後、写真製版工程でフォトレジストをパターニングする。そして、公知のエッチング液（リン酸／硝酸／酢酸）を用いたウェットエッチングにより、第１の金属膜をエッチングする。これにより、第１の金属膜がテーパー形状にパターニングされる。その後、フォトレジストを除去して、ゲート電極２を形成する。以上の工程により、図４（ａ）に示す構成となる。

次に、絶縁性基板１上に、ゲート電極２を覆うように、ゲート絶縁膜３、半導体膜７を順次成膜する。すなわち、ゲート絶縁膜３、真性半導体膜４、オーミックコンタクト膜６が順次成膜される。好適な実施例として、化学的気相成膜（ＣＶＤ）法を用いて、これらの膜を成膜する。また、ゲート絶縁膜３として窒化シリコン膜を４００ｎｍ、真性半導体膜４としてアモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）膜を１５０ｎｍ、オーミックコンタクト膜６としてリンを不純物として注入したｎ^＋型のａ−Ｓｉ膜を３０ｎｍの厚さに順次成膜する。また、これらの膜は、同一装置内で連続して成膜される。これにより、大気雰囲気中に存在するボロンなどの汚染物質が各膜の界面に取り込まれることを抑制することができる。以上の工程により、図４（ｂ）に示す構成となる。

次に、オーミックコンタクト膜６上に、導電膜としての第２の金属膜３０を成膜する。第２の金属膜３０としては、主成分金属を主成分として、この主成分金属より酸化物の生成エネルギーが低い添加金属が添加された金属膜（合金膜）を用いる。例えば、Ｍｏを主成分として、Ｍｏより酸化物の生成エネルギーが低いＮｂ、Ｚｒ、Ｃｒ、Ｖ、及びＴｉのうち少なくともいずれか１つが添加された金属膜を第２の金属膜３０として用いることができる。これにより、第２の金属膜３０表面の酸化を促進させ、金属酸化物が形成される。そして、第２の金属膜３０表面に酸化層が形成される。

また、添加金属は、他の部分と比較して、第２の金属膜３０の表面に高い濃度で添加されているのが好ましい。これにより、第２の金属膜３０の表面に酸化層が形成しやすくなる。また、第２の金属膜３０表面の酸化を促進させるために、第２の金属膜３０の成膜後に、ＵＶ処理、大気中でのアニール処理、酸素プラズマ処理のうち、少なくともいずれか１つの処理を行ってもよい。

好適な実施例としては、主成分金属としてＭｏ、添加金属としてＮｂを用いる。また、Ｎｂは、Ｍｏに対して２．５〜２０ｍａｓｓ％の濃度で添加されていることが好ましい。好適な実施例として、Ｎｂは、Ｍｏに対して５ｍａｓｓ％の濃度で添加されている。また、この膜は、公知のＡｒガスを用いたスパッタリング法によって、３００ｎｍの厚さに成膜される。

そして、２回目の写真製版法により、第２の金属膜３０上に、レジストとしてのフォトレジスト３１を形成する。具体的には、第２の金属膜３０表面の酸化層上に、２段階の膜厚を有するフォトレジスト３１を形成する。例えば、フォトレジスト３１としてポジ型レジストを用いるとする。この場合、後に形成されるチャネル部５上のフォトレジスト３１への露光量が、ソース・ドレイン領域上のフォトレジスト３１への露光量より大きくなるように露光する。換言すると、チャネル部５上のフォトレジスト３１をハーフ露光する。そして、これらの領域以外のフォトレジスト３１は、完全に露光する。このように、露光部位ごとに露光量が調整されるように、例えば、透過光量が少なくとも２段階で異なる領域を有するグレイトーンマスクやハーフトーンマスクを用いて露光を行う。これにより、１回の露光で（同じフォトレジストで）半導体膜と金属膜のエッチングをすることができるので、露光回数を１回減らすことができる。

その後、現像することにより、チャネル部５上ではフォトレジスト３１が薄く形成され、ソース・ドレイン領域上ではフォトレジスト３１が厚く形成される。そして、その他の領域では、フォトレジスト３１が形成されない。その後、フォトレジスト３１をマスクとして、第２の金属膜３０をエッチングする。ここでは、公知のエッチング液（リン酸／硝酸／酢酸）を用いたウェットエッチングにより、第２の金属膜３０をエッチングする。これにより、フォトレジスト３１が形成されていない領域に対応する第２の金属膜３０が除去される。すなわち、ソース・ドレイン領域及びチャネル部５の上の第２の金属膜３０のみ残存する。以上の工程により、図４（ｃ）に示す構成となる。

次に、フォトレジスト３１及び第２の金属膜３０をマスクとして、半導体膜７をエッチングする。これにより、フォトレジスト３１が形成されていない領域に対応する半導体膜７が除去される。すなわち、ソース・ドレイン領域及びチャネル部５に対応する半導体膜７のみ残存する。その後、チャネル部５上のフォトレジスト３１をアッシング処理によって除去する。これにより、チャネル部５上の第２の金属膜３０が露出する。なお、ソース・ドレイン領域上では、フォトレジスト３１が残存する。

好適な実施例として、オーミックコンタクト膜６と真性半導体膜４を同一装置内で連続してエッチングする。なお、ここでは、エッチング装置として、プラズマエッチングモードの平行平板型のドライエッチング装置を用いる。また、エッチングガスとしては、ＳＦ_６を流量１．６９×１０^−１Ｐａ・ｍ^３／ｓ（＝１００ｓｃｃｍ）、ＨＣｌを流量８．４５×１０^−１Ｐａ・ｍ^３／ｓ（＝５００ｓｃｃｍ）、Ｈｅを流量４．２２５×１０^−１Ｐａ・ｍ^３／ｓ（＝２５０ｓｃｃｍ）で用いる。そして、処理圧力は３３Ｐａ、印加電力は８００Ｗとする。また、電極間隔は、３３ｍｍとする。その後、酸素ガスを用いて、チャネル部５のフォトレジスト３１をアッシング除去する。以上の工程により、図４（ｄ）に示す構成となる。

次に、残存したフォトレジスト３１をマスクとして、第１のドライエッチング工程及び第２のドライエッチング工程を実施し、第２の金属膜３０をエッチングする。また、これらのドライエッチング工程では、ＩＣＰ方式ドライエッチング手法を用いて、図３に示されるＩＣＰドライエッチング装置によってエッチングする。ここで、図６を参照して、エッチング工程について詳細に説明する。図６は、第２の金属膜３０のエッチング工程を示す拡大断面図である。図６（ａ）は、エッチングを開始する前の初期状態を示す。すなわち、図６（ａ）は、図４（ｄ）のチャネル部５周辺を拡大した断面図である。

まず、フォトレジスト３１をマスクとして、第１のドライエッチング工程を実施し、第２の金属膜３０の上層をエッチングする。具体的には、チャネル部５上において、膜厚方向における第２の金属膜３０の一部をエッチングして除去する。また、第１のドライエッチング工程では、少なくともチャネル部５上における第２の金属膜３０の表面の酸化層３２を全て除去すればよい。これにより、酸化層３２下層の第２の金属膜３０が露出する。第１のドライエッチング工程では、第１のドライエッチング条件でエッチングを行う。第１のドライエッチング条件では、エッチングガスとして、ＳＦ_６を流量３．３８×１０^−１Ｐａ・ｍ^３／ｓ（＝２００ｓｃｃｍ）、Ｃｌ_２を流量６．７６×１０^−２Ｐａ・ｍ^３／ｓ（＝４０ｓｃｃｍ）、Ｏ_２を流量８．４５×１０^−２Ｐａ・ｍ^３／ｓ（＝５０ｓｃｃｍ）で用いる。そして、処理圧力は２Ｐａ、印加電力は３０００Ｗとする。

また、第１のドライエッチング条件におけるエッチングレートは、半導体膜７が４００ｎｍ／ｍｉｎ、第２の金属膜３０が２５０ｎｍ／ｍｉｎ、フォトレジスト３１が１４０ｎｍ／ｍｉｎである。すなわち、第１のドライエッチング条件では、第２の金属膜３０の半導体膜７に対する選択比が（２５０ｎｍ／ｍｉｎ）÷（４００ｎｍ／ｍｉｎ）＝約０．６と低い。すなわち、半導体膜７が第２の金属膜３０よりも速いエッチングレートでエッチングされる。換言すると、主成分金属の半導体膜７に対する選択比が低い。このため、第１のドライエッチング工程では、半導体膜７上に第２の金属膜３０が残るようにエッチングする。

また、第２の金属膜３０のフォトレジスト３１に対する選択比が（２５０ｎｍ／ｍｉｎ）÷（１４０ｎｍ／ｍｉｎ）＝約１．８と高い。すなわち、第２の金属膜３０がフォトレジスト３１よりも速いエッチングレートでエッチングされる。このため、第１のドライエッチング工程において、フォトレジスト３１がエッチングされることを抑えることができる。すなわち、チャネル部５の平面寸法の精度を向上させることができる。

また、第１のドライエッチング条件では、主成分金属の金属酸化物に対する選択比が低い。すなわち、主成分金属と金属酸化物とは、同程度にエッチングされる。換言すると、第２の金属膜３０は、厚み方向において略均一にエッチングすることができる。また、第２の金属膜３０のエッチングレートが大きい。このため、効率よく第２の金属膜３０をエッチングすることができる。なお、上記のように、選択比及びエッチングレートが高い又は低いとは、少なくとも後述する第２のドライエッチング条件の場合と比較して、高く、又は低くなっていればよい。

また、第１のドライエッチング工程での第２の金属膜３０のエッチング量は、５０ｎｍ以上が好ましい。これにより、チャネル部５上の酸化層３２を十分に除去することができる。好適な実施例として、第１のドライエッチング工程でのエッチング量は、３００ｎｍの膜厚を有する第２の金属膜３０に対して１００〜２００ｎｍとする。すなわち、チャネル部５上において、第２の金属膜３０の膜厚は、１００〜２００ｎｍとなる。

また、本実施の形態では、上記のように、エッチングガスとして、ＳＦ_６、Ｃｌ_２、及びＯ_２を混合ガスを用いるが、少なくともＦを含むガスを用いることが好ましい。例えば、エッチングガスとしてＳＦ_６とＯ_２の混合ガスや、ＣＦ_４とＯ_２の混合ガスを用いることができる。また、それ以外にも、エッチングガスとして、Ｃｌ_２とＯ_２の混合ガスや、Ｂｒ_２とＯ_２の混合ガスを用いることができる。そして、エッチングチャンバー２０内に、これらの混合ガスを供給して、下部電極２４にバイアス電力を印加してもよい。これにより、図６（ｂ）に示す構成となる。

上記のように、第１のドライエッチング条件では、第２の金属膜３０の半導体膜７に対する選択比が約０．６と低い。このため、第２の金属膜３０表面の酸化層３２を十分に取り除いた後に、ドライエッチング条件を第１のドライエッチング条件とは異なる第２のドライエッチング条件に変更する。そして、第１のドライエッチング工程によって露出した下層の第２の金属膜３０をエッチングする第２のドライエッチング工程を実施する。すなわち、チャネル部５上の第２の金属膜３０をエッチングする。

ここで、第２のドライエッチング条件では、エッチングガスとして、Ｃｌ_２を流量１．６９×１０^−１Ｐａ・ｍ^３／ｓ（＝１００ｓｃｃｍ）、Ｏ_２を流量２．５３５×１０^−１Ｐａ・ｍ^３／ｓ（＝１５０ｓｃｃｍ）で用いる。そして、処理圧力は０．７Ｐａ、印加電力は３５００Ｗとする。また、Ｃｌ_２とＯ_２の混合ガスにおけるＯ_２の流量比は、３０〜７０％とする。すなわち、ここでの流量比は、Ｏ_２／（Ｃｌ_２＋Ｏ_２）＝３０〜７０％とする。また、第２のドライエッチング条件におけるエッチングレートは、半導体膜７が５ｎｍ／ｍｉｎ、第２の金属膜３０が８０ｎｍ／ｍｉｎ、フォトレジスト３１が１７０ｎｍ／ｍｉｎである。

すなわち、第２のドライエッチング条件では、第２の金属膜３０の半導体膜７に対する選択比が（８０ｎｍ／ｍｉｎ）÷（５ｎｍ／ｍｉｎ）＝約１６と高い。すなわち、第２の金属膜３０が半導体膜７よりも速いエッチングレートでエッチングされる。このため、下層の半導体膜７をエッチングすることなく、第２の金属膜３０を選択的にエッチングすることができる。また、第２の金属膜３０のフォトレジスト３１に対する選択比が（８０ｎｍ／ｍｉｎ）÷（１７０ｎｍ／ｍｉｎ）＝約０．５と低い。すなわち、フォトレジスト３１が第２の金属膜３０よりも速いエッチングレートでエッチングされる。このため、第２のドライエッチング工程の際に、フォトレジスト３１が後退する。そして、チャネル部５上の近傍において、第２の金属膜３０が露出してしまう。

ここで、第２のドライエッチング条件では、主成分金属の金属酸化物に対する選択比が高くなっている。すなわち、第２のドライエッチング条件では、第２の金属膜３０表面の酸化層３２をエッチングしにくい。このため、第２のドライエッチング工程が完了した時点でフォトレジスト３１が後退することによって露出した部分の第２の金属膜３０は除去されにくい。すなわち、第２のドライエッチング工程の際に、第２の金属膜３０表面の酸化層３２がマスクとなる。従って、第２のドライエッチング工程では、フォトレジスト３１だけでなく、酸化層３２もマスクとして機能する。

また、上記のように、チャネル部５上においては、酸化層３２が完全に除去されている。すなわち、チャネル部５上では、マスクとなる酸化層３２が存在しない。このため、チャネル部５上では、第２の金属膜３０が完全に除去され、下層の半導体膜７が露出する。また、ソース・ドレイン領域では、第２の金属膜３０が残存し、ソース電極８及びドレイン電極９が形成される。なお、第２のドライエッチング条件では、エッチングガスとしてＣｌ_２とＯ_２の混合ガスを用いたが、Ｂｒ_２とＯ_２の混合ガスを用いてもよい。この場合でも、混合ガスにおけるＯ_２の流量比は、３０〜７０％とするのが好ましい。以上の工程により、図６（ｃ）の状態を経て、図６（ｄ）に示す構成となる。すなわち、図５（ｅ）に示す構成となる。

その後、露出した半導体膜７をエッチングする。すなわち、半導体膜７のオーミックコンタクト膜６を除去し、チャネル部５を形成する。なお、図５（ｅ）に示されるように、ソース電極８端部でも、半導体膜７が露出する。このため、ソース電極８端部でも、オーミックコンタクト膜６がエッチングされる。ここでは、公知のＳＦ_６とＨＣｌの混合ガスを用いたドライエッチングにより、半導体膜７をエッチングする。その後、フォトレジスト３１を除去する。以上の工程により、ソース・ドレイン領域及びチャネル部５が形成され、図５（ｆ）に示す構成となる。

次に、ゲート絶縁膜３上に、ソース電極８及びドレイン電極９を覆うように、パッシベーション膜１０を成膜する。そして、３回目の写真製版法及びエッチング工程で、パッシベーション膜１０をパターニングする。これにより、ドレイン電極９上のパッシベーション膜１０が除去され、ドレイン電極９が露出する。すなわち、パッシベーション膜１０にドレイン電極９まで貫通するコンタクトホール１１が形成される。そして、パッシベーション膜１０上に、透明導電膜を成膜する。また、透明導電膜は、コンタクトホール１１に埋設される。そして、４回目の写真製版法及びエッチング工程で、透明導電膜をパターニングする。これにより、画素電極１２が形成される。また、コンタクトホール１１を通じて、画素電極１２とドレイン電極９とは電気的に接続される。以上の工程により、図５（ｇ）に示す構成となり、ＴＦＴ１０８が完成する。

以上のように、本実施の形態では、２段階のドライエッチング工程によって、チャネル部５上の第２の金属膜３０を除去する。すなわち、主成分金属の金属酸化物に対する選択比が低い第１のドライエッチング条件により第２の金属膜３０のエッチングを行う。これにより、チャネル部５上の酸化層３２を除去することができる。そして、主成分金属の半導体膜７に対する選択比が高い第２のドライエッチング条件によって第２の金属膜３０を除去する。これにより、第２の金属膜３０の下地膜である半導体膜７が削られることなく、第２の金属膜３０を除去することができる。

また、第２のドライエッチング条件では、主成分金属の金属酸化物に対する選択比が高くなっている。このため、第２のドライエッチング工程において、フォトレジスト３１が除去されても、酸化層３２はエッチングされにくい。このように２段階でエッチングすることにより、半導体膜７との高選択比と、高い寸法精度（小さいＣＤロス）を共に実現することができる。そして、精度よく加工できるため、トランジスタ特性が向上する。また、寸法の制御性がよいため、ＴＦＴ１０８の特性バラツキが生じにくい。

また、同一エッチングチャンバー２０内で条件を切りかえるだけでエッチングが出来るので、生産性が向上する。すなわち、エッチングチャンバー２０に供給するエッチングガス２７を変更するだけでよく、生産性が向上する。ドライエッチング条件は、段階的に変えてもよいし、連続的に変えてもよい。また、ガス流量を徐々に変えてもよい。また、チャネル部５上の第２の金属膜３０のドライエッチングが可能となり、ウェットエッチングに比べて、薬液のしみ込みなどによる不良を低減できる。

また、第２のドライエッチング条件では主成分金属の金属酸化物に対する選択比が高くなっているので、第２のドライエッチング工程の際に、酸化層３２がマスクとして機能する。すなわち、別途ハードマスクを形成する必要がないので、生産性が向上する。また、本実施の形態では、グレートーンプロセス、すなわち４枚マスクプロセスを適用する。グレートーンプロセスでは、ハーフアッシングを用いるため、第２のドライエッチング工程の際にフォトレジスト３１の残膜が少ない。この場合でも、酸化層３２がマスクとして機能するので、第２の金属膜３０がエッチングされることを抑制できる。このように、本発明の適用には、グレートーンプロセスを用いる場合に特に適している。もちろん、下地絶縁膜選択比と低ＣＤロスが両立できるため、５枚マスクのソース・ドレインの形成に適用しても効果的である。

なお、本実施の形態では、図６（ｃ）、（ｄ）に示されるように、第２のドライエッチング工程では、ソース・ドレイン領域上の第２の金属膜３０はほとんどエッチングせず、チャネル部５上の第２の金属膜３０をエッチングしたがこれに限らない。ここで、図７を参照して、第２の金属膜３０の他のドライエッチング工程について説明する。図７は、第２の金属膜３０の他のドライエッチング工程を示す拡大断面図である。

上記のように、第２のドライエッチング工程において、フォトレジスト３１が後退する。すなわち、チャネル部５上の近傍の酸化層３２が露出する。ここでは、露出した酸化層３２をエッチングし、チャネル部５近傍の第２の金属膜３０のパターン端部をテーパー形状にする。すなわち、ソース電極８及びドレイン電極９の端部は、チャネル部５に向けて膜厚が徐々に減少するテーパー形状とする。なお、この場合でも、酸化層３２が存在することにより、第２の金属膜３０のエッチング量を抑えることができる。従って、パターン端部において、第２の金属膜３０の膜厚が必要以上に薄くなることはない。

具体的には、チャネル部５近傍のパターン端部における第２の金属膜３０の膜厚は、エッチング前の第２の金属膜３０の膜厚の半分以上とする。すなわち、チャネル部５近傍における第２の金属膜３０のパターン端部の膜減り量が、成膜時の第２の金属膜３０の膜厚の半分以下とする。そして、フォトレジスト３１が残存した部分からパターン端部に向けて、第２の金属膜３０の膜厚が徐々に減少する。本実施の形態では、第２の金属膜３０の膜厚を３００ｎｍとしたので、パターン端部では膜減り量を１５０ｎｍ以下とする。そして、中央、すなわちチャネル部５に向けて、第２の金属膜３０をテーパー形状とする。このように、テーパー形状とすることにより、チャネル部５において、パッシベーション膜１０を被膜しやすくなる。

また、ここでは、２段階のドライエッチング工程を用いて、ＴＦＴ１０８を製造したが、これに限らない。すなわち、ソース信号線１１０、ソース電極８、及びドレイン電極９以外の金属配線の製造方法にも適用可能である。なお、ここでの金属配線とは、配線、電極、端子等を含むものとする。金属配線の製造方法に適用した場合でも、上記のように、金属膜に酸化層を形成し、２段階のドライエッチング工程を実施することにより、生産性及び寸法精度が向上する。

実施の形態にかかるＴＦＴアレイ基板の構成を示す平面図である。 実施の形態にかかるＴＦＴの構成を示す断面図である。 実施の形態にかかるＩＣＰドライエッチング装置の構成を示す側面図である。 実施の形態にかかるＴＦＴの製造方法を示す断面図である。 実施の形態にかかるＴＦＴの製造方法を示す断面図である。 実施の形態にかかる第２の金属膜のエッチング工程を示す拡大断面図である。 実施の形態にかかる第２の金属膜の他のエッチング工程を示す拡大断面図である。

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 真性半導体膜、
５ チャネル部、６ オーミックコンタクト膜、７ 半導体膜、８ ソース電極、
９ ドレイン電極、１０ パッシベーション膜、１１ コンタクトホール、
１２ 画素電極、
２０ エッチングチャンバー、２１ 誘電体窓、２２ コイルユニット、
２３ 高周波電源、２４ 下部電極、２５ 基板、２６ 高周波電源、
２７ エッチングガス、２８ 排気口、
３０ 第２の金属膜、３１ フォトレジスト、３２ 酸化層、
１００ ＴＦＴアレイ基板、１０１ 表示領域、１０２ 額縁領域、
１０３ 走査信号駆動回路、１０４ 表示信号駆動回路、１０５ 画素、
１０６ 外部配線、１０７ 外部配線、１０８ ＴＦＴ、１０９ ゲート信号線、
１１０ ソース信号線

Claims (12)

1. 主成分金属に、前記主成分金属より酸化物の生成エネルギーが低い添加金属が添加された金属膜を成膜する工程と、
   前記金属膜を酸化させて金属酸化物を形成し、前記金属膜の表面に酸化層を形成する工程と、
   前記酸化層上にレジストを形成する工程と、
   前記レジストをマスクとして、第１のドライエッチング条件により、前記酸化層をエッチングし、前記酸化層の下層の前記金属膜を露出させる工程と、
   前記第１のドライエッチング条件の場合と比較して、前記主成分金属の前記金属酸化物に対する選択比が高い第２のドライエッチング条件により、前記レジスト及び前記酸化層をマスクとして、前記酸化層がエッチングされて露出した下層の前記金属膜をエッチングする工程とを有する金属配線の製造方法。
2. 請求項１に記載の金属配線の製造方法を有するＴＦＴの製造方法であって、
   前記金属膜を成膜する工程前に、半導体膜を成膜する工程を有し、
   前記第２のドライエッチング条件では、前記第１のドライエッチング条件の場合と比較して、前記主成分金属の前記半導体膜に対する選択比が高いＴＦＴの製造方法。
3. 前記主成分金属としてＭｏを用い、前記添加金属としてＮｂ、Ｚｒ、Ｖ、Ｔｉ、及びＣｒのうち少なくともいずれか１つを用いた請求項１に記載の金属配線の製造方法。
4. 前記第１のドライエッチング条件には、Ｆが含まれるガスをエッチングガスとして用いる請求項１又は３に記載の金属配線の製造方法。
5. 前記第１のドライエッチング条件では、塩素と酸素の混合ガス、又は臭素と酸素の混合ガスをエッチングガスとしてバイアス電力を印加する請求項１又は３に記載の金属配線の製造方法。
6. 前記第２のドライエッチング条件では、塩素と酸素の混合ガス、又は臭素と酸素の混合ガスをエッチングガスとして用い、前記混合ガスにおける酸素の流量比は３０〜７０％である請求項１及び３乃至５のいずれか１項に記載の金属配線の製造方法。
7. 前記添加金属として、Ｍｏに対して２．５〜２０ｍａｓｓ％の濃度で添加されたＮｂを用いる請求項３に記載の金属配線の製造方法。
8. 前記酸化層を形成する工程では、前記金属膜に対して、ＵＶ処理、大気中でのアニール処理、及び酸素プラズマ処理のうち、少なくともいずれか１つの処理を行う請求項１及び３乃至７のいずれか１項に記載の金属配線の製造方法。
9. 前記第１のドライエッチング条件による前記金属膜のエッチング量が５０ｎｍ以上である請求項１及び３乃至８のいずれか１項に記載の金属配線の製造方法。
10. 下層の前記金属膜をエッチングする工程では、前記金属膜のパターン端部の膜減り量が、成膜時の前記金属膜の膜厚の半分以下となるように、前記金属膜がエッチングされ、前記金属膜はテーパー形状を有する請求項１及び３乃至９のいずれか１項に記載の金属配線の製造方法。
11. 前記金属膜の表面において、前記添加金属の濃度が高くなっている請求項１及び３乃至１０のいずれか１項に記載の金属配線の製造方法。
12. 請求項２に記載のＴＦＴの製造方法によって製造されたＴＦＴ。

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