JPH0513762A - 薄膜トランジスタにおけるコンタクトホールの形成方法 - Google Patents

薄膜トランジスタにおけるコンタクトホールの形成方法

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JPH0513762A
JPH0513762A JP16585291A JP16585291A JPH0513762A JP H0513762 A JPH0513762 A JP H0513762A JP 16585291 A JP16585291 A JP 16585291A JP 16585291 A JP16585291 A JP 16585291A JP H0513762 A JPH0513762 A JP H0513762A
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JP
Japan
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contact hole
etching
insulating film
thin film
wet etching
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JP16585291A
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English (en)
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Toru Ueda
徹 上田
Tsuneo Oda
恒雄 小田
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Sharp Corp
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Sharp Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】径の小さな微細なコンタクトホールを形成でき
る薄膜トランジスタにおけるコンタクトホールの形成方
法を提供する。 【構成】コンタクトホール形成予定部分に湿式エッチン
グを行って、コンタクトホール8の上部までを形成する
と共に、コンタクトホール上部の上縁部にテーパを付
け、その後に行う異方性の乾式エッチングを絶縁膜7の
途中で止め、残りのその下の絶縁膜7部分を湿式にてエ
ッチングする。このため、ソース領域5及びドレイン領
域6に達する際のエッチングを異方性エッチングではな
く、選択比の十分大きい湿式のエッチングにて行うの
で、オーバーエッチングとなることがない。また、横方
向への広がりは湿式エッチングの際に主としてなされる
が、従来に比べて、湿式エッチングによりコンタクトホ
ール8が形成される深さが浅いので、横方向への広がり
は小さいものとなる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、薄膜トランジスタのソ
ース・ドレイン領域に、その上を覆う絶縁膜を貫通する
状態にコンタクトホールを形成する方法に関し、特にソ
ース・ドレイン領域が薄膜トランジスタのチャネル領域
と同一半導体層で形成された薄膜トランジスタにおける
コンタクトホールの形成方法に関する。
【0002】
【従来の技術】薄膜トランジスタの基本構成として、図
7に示すものが知られている。即ち、基板21上に形成
したゲート電極22の上を覆ってゲート絶縁膜23が形
成され、そのゲート絶縁膜23の上に、前記ゲート電極
22の上方部分のチャネル領域24及び、その左側のソ
ース領域25、右側のドレイン領域26を有する半導体
膜が形成され、更にその半導体膜の上が絶縁膜27にて
覆われている。上記半導体膜のソース領域25及びドレ
イン領域26それぞれと、配線との接続は、ソース領域
25とドレイン領域26との上の絶縁膜27部分に図示
しないコンタクトホールを形成することにより行われ
る。
【0003】上記薄膜トランジスタの利用分野として
は、アクティブマトリクス型の液晶ディスプレイ(LC
D)や、薄膜トランジスタをメモリーセル内に使用した
SRAM(スタティックRAM)等がある。その利用分
野のうちで高精細のLCDや大容量SRAMを得る場合
には、薄膜トランジスタの縮小化が要求される。更に、
この要求を満足させるためには、薄膜トランジスタのソ
ース・ドレイン領域に、その上を覆う絶縁膜を貫通して
形成されるコンタクトホールを小径化することが不可欠
となる。
【0004】一方、薄膜トランジスタ(以下、TFTと
いう。)の性能に関し、例えば移動度の向上化、或はリ
ーク電流の低減化を図るには、チャネル領域となる半導
体膜を薄膜化することが必要である。このため、TFT
のソース・ドレイン領域がチャネル領域と同一半導体層
で形成された構造であり、かつそれらに接続する配線が
絶縁膜を貫通して形成したコンタクトホールを介してソ
ース・ドレイン領域に接続する場合には、薄いソース・
ドレイン領域へ、これを貫通することなくコンタクトホ
ールを形成することが必要不可欠となる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ところで、コンタクト
ホールの形成は、従来、次の2つの方法が採用されてい
た。その1つの方法は、湿式エッチングを行って、コン
タクトホール上部を形成すると共に、コンタクトホール
上部の上縁部にテーパーを付けてその上に形成される配
線のカバレージを改善した後、異方性の乾式エッチング
を行ってコンタクトホールを伸長させる方法である。他
の1つの方法としては、湿式エッチングのみを行ってコ
ンタクトホールを形成する方法である。
【0006】しかしながら、前者の方法による場合に
は、主として異方性の乾式エッチングを用いるので径の
小さな微細なコンタクトホールを形成できる反面、一般
的に半導体膜に対する選択比が小さいため、図8に示す
ようにオーバーエッチングによりコンタクトホール28
が半導体膜のソース領域25及びドレイン領域26を貫
通し、そのコンタクトホール28に形成した配線29と
うまく接続できない虞れがある。また、この恐れを回避
する為に半導体膜を厚くすると、移動度が低下したり、
リーク電流の増加が起こり、TFT特性が劣化してしま
うという問題があった。
【0007】一方、後者の方法による場合には、湿式エ
ッチングを用いるので、前者の場合とは異なり半導体膜
に対する選択比は充分大きいが、横方向にもエッチング
が進行するためにコンタクトホールの径が広がり、微細
なコンタクトホールは形成できない。このため、絶縁膜
27の厚み程度にもよるが、横方向へのエッチングによ
り目標とする径の約2倍も広い径となることがあった。
更に、場合によっては、半導体膜の端から外れた箇所に
はみ出し部28aが形成され、配線29が分断される虞
れも有った。
【0008】本発明はこのような問題点を解決するもの
であり、径の小さな微細なコンタクトホールを形成でき
る薄膜トランジスタにおけるコンタクトホールの形成方
法を提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明の薄膜トランジス
タにおけるコンタクトホールの形成方法は、基板上に形
成された薄膜トランジスタの上が絶縁膜で覆われ、該薄
膜トランジスタを構成するソース領域及びドレイン領域
それぞれの上の絶縁膜部分に、該絶縁膜を貫通する配線
接続用のコンタクトホールを形成する方法において、コ
ンタクトホール形成予定部分に湿式エッチングを行っ
て、コンタクトホールの上部までを形成すると共に、コ
ンタクトホール上部の上縁部にテーパを付ける工程と、
該コンタクトホール上部の下側部分に異方性の乾式エッ
チングを行って、該絶縁膜の途中までコンタクトホール
を伸長する工程と、コンタクトホール形成予定部分の下
側に残った絶縁膜に湿式エッチングを行って、該ソース
領域及び該ドレイン領域に達するまでコンタクトホール
を伸長する工程と、を含んでおり、そのことによって上
記目的が達成される。
【0010】
【作用】本発明にあっては、コンタクトホール形成予定
部分に湿式エッチングを行って、コンタクトホールの上
部までを形成すると共に、コンタクトホール上部の上縁
部にテーパを付け、その後に行う異方性の乾式エッチン
グを絶縁膜の途中で止め、残りのその下の絶縁膜部分を
湿式にてエッチングする。このため、ソース領域及びド
レイン領域に達する際のエッチングを異方性エッチング
ではなく、選択比の十分大きい湿式のエッチングにて行
うので、オーバーエッチングとなることがない。また、
横方向への広がりは湿式エッチングを行う際に主として
形成されるが、従来に比べて、湿式エッチングによりコ
ンタクトホールが形成される深さが浅いので、横方向へ
の広がりは小さいものとなる。
【0011】
【実施例】本発明の実施例については以下に説明する。
【0012】図1は本発明により形成したコンタクトホ
ールを有する薄膜トランジスタを示す断面図である。こ
の薄膜トランジスタは、基板1上に形成したゲート電極
2の上を覆ってゲート絶縁膜3が形成され、そのゲート
絶縁膜3の上に、前記ゲート電極2の上方部分のチャネ
ル領域4及び、その左側のソース領域5、右側のドレイ
ン領域6を有する、例えば多結晶シリコン等からなる半
導体膜が形成されている。更に、その半導体膜の上が、
例えばCVD法により形成されたSiO2等からなる絶
縁膜7にて覆われており、上記半導体膜のソース領域5
とドレイン領域6との上の絶縁膜7部分を貫通してコン
タクトホール8、8が形成され、このコンタクトホール
8、8に形成した配線9、9と、ソース領域5及びドレ
イン領域6が接続されている。なお、ソース領域5及び
ドレイン領域6を有する半導体膜は、全域にわたって厚
みを一定の800オングストロームとしてあり、また絶
縁膜7の厚みは8000オングストロームとしている。
【0013】次に、このように構成した薄膜トランジス
タにおいて、本発明方法により例えば2μm程度の径の
コンタクトホール8を形成する場合について説明する。
先ず、図2に示すように、上記コンタクトホール8及び
配線9の形成がまだ行われていない状態のものの上に、
レジストパターン10をコンタクトホール形成予定部分
を避けてフォトリフグラフィーで形成する。このとき、
コンタクトホール形成予定部分におけるレジストパター
ン10の開口は、2μmとなるようにした。
【0014】次いで、コンタクトホール形成予定部分に
湿式エッチングを行う。この湿式エッチングは、例えば
HF:NH4F=1:10の水溶液を用いて行い、エッ
チング深さを3000オングストロームとした。これに
より、図3に示すように、コンタクトホール8、8の上
部までを形成すると共に、コンタクトホール8、8の上
縁部を丸くなしてテーパを付けた。このテーパは、前述
したように配線9のカバレージを改善するために形成し
ている。
【0015】次いで、上記コンタクトホール8、8の下
側部分に異方性の乾式エッチングを行う。このエッチン
グは、CHF3をエッチングガスとして用いて行い、エ
ッチング深さを4000オングストロームとした。これ
により、図4に示すように、前記絶縁膜7の途中までコ
ンタクトホール8、8を伸長した。
【0016】その後、コンタクトホール形成部分の下側
に残った、厚み1000オングストロームの絶縁膜7部
分に湿式エッチングを行う。このエッチングは上述の湿
式エッチングと同一の水溶液を用いて行った。これによ
り、図5に示すように、上述したソース電極5とドレイ
ン電極6に達するまでコンタクトホール8、8を伸長さ
せた。以上のようにして得られたコンタクトホール8
は、その内径が2.3μmと微細なものである。
【0017】次いで、レジストパターン10を除去した
のち、前記コンタクトホール8、8の内部に、例えばア
ルミニウム等からなる金属製の配線9、9を形成するこ
とにより、図1に示した配線9とソース領域5、もう一
方の配線9とドレイン領域6とがそれぞれ接続される。
【0018】したがって、本発明方法による場合には、
異方性の乾式エッチングを絶縁膜7の途中で止め、残り
のその下の絶縁膜7部分を湿式にてエッチングするた
め、ソース領域5及びドレイン領域6に達する際のエッ
チングを異方性エッチングではなく、選択比の十分大き
い湿式のエッチングにて行うので、オーバーエッチング
となることがない。また、従来に比べて、湿式エッチン
グによりコンタクトホール8を形成する深さが浅いの
で、横方向への広がりを小さくできる。
【0019】なお、上記実施例においてはゲート電極2
がチャネル領域4、ソース領域5及びドレイン領域6を
有する半導体膜の下側に形成された薄膜トランジスタに
適用しているが、本発明はこれに限らず、図6に示すよ
うにゲート電極2がチャネル領域4、ソース領域5及び
ドレイン領域6を有する半導体膜の上側に存在する構想
の薄膜トランジスタにも適用できる。
【0020】
【発明の効果】本発明の薄膜トランジスタにおけるコン
タクトホールの形成方法は、異方性の乾式エッチングを
絶縁膜の途中で止め、残りのその下の絶縁膜部分を湿式
にてエッチングするため、ソース領域及びドレイン領域
に達する際のエッチングを異方性エッチングではなく、
選択比の十分大きい湿式のエッチングにて行う結果、オ
ーバーエッチングとなることがなく、また、従来に比べ
て、湿式エッチングによりコンタクトホールが形成され
る深さが浅いため、横方向への広がりを小さくできる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明方法により形成したコンタクトホールを
有する薄膜トランジスタを示す断面図である。
【図2】上記コンタクトホールの形成工程を示す断面図
である。
【図3】同じく上記コンタクトホールの形成工程を示す
断面図である。
【図4】同じく上記コンタクトホールの形成工程を示す
断面図である。
【図5】同じく上記コンタクトホールの形成工程を示す
断面図である。
【図6】同じく上記コンタクトホールの形成工程を示す
断面図である。
【図7】薄膜トランジスタの基本構成を示す断面図であ
る。
【図8】従来方法により形成されたコンタクトホールを
示す断面図である。
【図9】他の従来方法により形成されたコンタクトホー
ルを示す断面図である。
【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 チャネル領域 5 ソース領域 6 ドレイン領域 7 絶縁膜 8 コンタクトホール 9 配線
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 21/90 C 7353−4M

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 【請求項1】基板上に形成された薄膜トランジスタの上
    が絶縁膜で覆われ、該薄膜トランジスタを構成するソー
    ス領域及びドレイン領域それぞれの上の絶縁膜部分に、
    該絶縁膜を貫通する配線接続用のコンタクトホールを形
    成する方法において、 コンタクトホール形成予定部分に湿式エッチングを行っ
    て、コンタクトホールの上部までを形成すると共に、コ
    ンタクトホール上部の上縁部にテーパを付ける工程と、 該コンタクトホール上部の下側部分に異方性の乾式エッ
    チングを行って、該絶縁膜の途中までコンタクトホール
    を伸長する工程と、 コンタクトホール形成予定部分の下側に残った絶縁膜に
    湿式エッチングを行って、該ソース領域及び該ドレイン
    領域に達するまでコンタクトホールを伸長する工程と、 を含む薄膜トランジスタにおけるコンタクトホールの形
    成方法。
JP16585291A 1991-07-05 1991-07-05 薄膜トランジスタにおけるコンタクトホールの形成方法 Pending JPH0513762A (ja)

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