JP2759414B2 - 半導体装置の作製方法 - Google Patents
半導体装置の作製方法Info
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- JP2759414B2 JP2759414B2 JP28428793A JP28428793A JP2759414B2 JP 2759414 B2 JP2759414 B2 JP 2759414B2 JP 28428793 A JP28428793 A JP 28428793A JP 28428793 A JP28428793 A JP 28428793A JP 2759414 B2 JP2759414 B2 JP 2759414B2
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Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、絶縁表面を有する基板
上に形成された半導体装置に利用できる電極や配線の構
造、及びその作製方法に関する。
上に形成された半導体装置に利用できる電極や配線の構
造、及びその作製方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来より、タンタルやアルミニウムを用
いて微細配線を形成する技術が知られている。そして、
これら配線の周囲を酸化物で覆い、絶縁化する技術も知
られている。これらの技術は、基板上に形成された集積
回路等に利用することができる。特に、ガラス基板等の
絶縁表面を有する基板上に形成された薄膜トランジスタ
(TFT)を集積化した、アクティブマトリックス型の
液晶表示装置の配線部分に利用することができる。
いて微細配線を形成する技術が知られている。そして、
これら配線の周囲を酸化物で覆い、絶縁化する技術も知
られている。これらの技術は、基板上に形成された集積
回路等に利用することができる。特に、ガラス基板等の
絶縁表面を有する基板上に形成された薄膜トランジスタ
(TFT)を集積化した、アクティブマトリックス型の
液晶表示装置の配線部分に利用することができる。
【0003】この技術の一例を図2に示す。図2におい
て、適当な基体21(一般に絶縁体である)上に配線を
形成するためのアルミニウム膜22が形成されている。
このアルミニウム膜中には、IIIa族の元素であるScや
Yが添加されている。以下において、単にアルミニウム
といった場合、このような不純物が添加されたものも含
むものとする。このアルミニウム膜を配線として形成す
るには、レジストマスク23を用いてアルミニウム膜を
エッチングする必要がある。
て、適当な基体21(一般に絶縁体である)上に配線を
形成するためのアルミニウム膜22が形成されている。
このアルミニウム膜中には、IIIa族の元素であるScや
Yが添加されている。以下において、単にアルミニウム
といった場合、このような不純物が添加されたものも含
むものとする。このアルミニウム膜を配線として形成す
るには、レジストマスク23を用いてアルミニウム膜を
エッチングする必要がある。
【0004】エッチングとしては、等方性のウエットエ
ッチングが通常用いられる。この場合、エッチングされ
た端部の状態は、図2(B)めつ24に示すようななだ
らかな形状を有する状態となる。
ッチングが通常用いられる。この場合、エッチングされ
た端部の状態は、図2(B)めつ24に示すようななだ
らかな形状を有する状態となる。
【0005】そして、このパターニングされたアルミニ
ウム22の周囲に酸化物層25を形成する。この酸化物
層25は、3〜10%の酒石酸や硼酸、さらには硝酸が
含まれたエチレングルコール溶液中において、100V
以上の電圧をアルミニウムに印加することにより形成す
ることができる。この工程は一般に陽極酸化工程と呼ば
れる。
ウム22の周囲に酸化物層25を形成する。この酸化物
層25は、3〜10%の酒石酸や硼酸、さらには硝酸が
含まれたエチレングルコール溶液中において、100V
以上の電圧をアルミニウムに印加することにより形成す
ることができる。この工程は一般に陽極酸化工程と呼ば
れる。
【0006】上記のような陽極酸化工程において形成さ
れる酸化物層は、図2(C)の24に示すように、なだ
らかに形成されたアルミニューム膜の側面に沿って形成
される。
れる酸化物層は、図2(C)の24に示すように、なだ
らかに形成されたアルミニューム膜の側面に沿って形成
される。
【0007】図2(C)のような形状に配線パターンが
形成されることは、配線パターンの微細化や配線同士の
アイソレーションの向上を計る上で好ましいことではな
い。
形成されることは、配線パターンの微細化や配線同士の
アイソレーションの向上を計る上で好ましいことではな
い。
【0008】この問題を解決するには、垂直方向に異方
性を有するエッチングを用いることが考えられるが、下
地をエチッングしないようにエッジング条件を微妙に設
定する必要があり、工程上の困難が増大する。
性を有するエッチングを用いることが考えられるが、下
地をエチッングしないようにエッジング条件を微妙に設
定する必要があり、工程上の困難が増大する。
【0009】一方、従来より、TFT(薄膜トランジス
タ)として、図4に示すような構造が提案されている。
図4に示すのは、緻密なバリア型の陽極酸化物層408
とポーラス状の陽極酸化物層409とをゲイト電極40
7の周囲に形成し、この2つの酸化物層の厚さを利用し
て、オフセットゲイト領域413を形成する構成であ
る。
タ)として、図4に示すような構造が提案されている。
図4に示すのは、緻密なバリア型の陽極酸化物層408
とポーラス状の陽極酸化物層409とをゲイト電極40
7の周囲に形成し、この2つの酸化物層の厚さを利用し
て、オフセットゲイト領域413を形成する構成であ
る。
【0010】緻密な陽極酸化物層は、絶縁性に優れてい
るものの、2000Å以上の厚さに成長させるのは困難
であり、また陽極酸化工程において高電圧が必要とされ
るので、必要とするオフセット長413、414(例え
ば1μm)を得るためには適当ではない。
るものの、2000Å以上の厚さに成長させるのは困難
であり、また陽極酸化工程において高電圧が必要とされ
るので、必要とするオフセット長413、414(例え
ば1μm)を得るためには適当ではない。
【0011】一方、ポーラス状の陽極酸化物層409
は、低電圧で厚い酸化物層を形成することができるが、
耐圧が著しく低く、絶縁物としての特性は低い。図4に
示すTFTの構造は、これら緻密な陽極酸化物層とポー
ラス状の陽極酸化物層の特徴をそれぞれ利用したもので
ある。即ち、オフセットゲイト長さを稼ぐために成長が
容易なポーラス状の陽極酸化物層409を利用し、ゲイ
ト電極の絶縁のために、緻密な陽極酸化物層408を利
用し、オフセットゲイト領域の形成とゲイト電極の絶縁
とを両立させたものである。
は、低電圧で厚い酸化物層を形成することができるが、
耐圧が著しく低く、絶縁物としての特性は低い。図4に
示すTFTの構造は、これら緻密な陽極酸化物層とポー
ラス状の陽極酸化物層の特徴をそれぞれ利用したもので
ある。即ち、オフセットゲイト長さを稼ぐために成長が
容易なポーラス状の陽極酸化物層409を利用し、ゲイ
ト電極の絶縁のために、緻密な陽極酸化物層408を利
用し、オフセットゲイト領域の形成とゲイト電極の絶縁
とを両立させたものである。
【0012】しかしながら、本発明者らの研究によれ
ば、ポーラス状の陽極酸化物層の成長を図4に示すよう
な、ゲイト電極の側面方向のみに行うのは困難であり、
その成長させる長さもあまり大きくできないことが確認
された。
ば、ポーラス状の陽極酸化物層の成長を図4に示すよう
な、ゲイト電極の側面方向のみに行うのは困難であり、
その成長させる長さもあまり大きくできないことが確認
された。
【0013】この様子を図3に示す。まず、基体31上
に厚さ1μmのアルミ膜32を形成する。このアルミ膜
中には、後の陽極酸化工程においてアルミの異常成長が
発生しないように、0.2wt%のSc(スカンジウ
ム)を含ませてある。
に厚さ1μmのアルミ膜32を形成する。このアルミ膜
中には、後の陽極酸化工程においてアルミの異常成長が
発生しないように、0.2wt%のSc(スカンジウ
ム)を含ませてある。
【0014】そしてフォトレジストのマスク33を用い
てパターニングを行うことによって、図3(B)に示す
ような状態を得る。つぎに、3〜20%のクエン酸、シ
ョウ酸、燐酸、クロム酸、または硫酸の水溶液を用い
て、ポーラス状の陽極酸化物層34を露呈したゲイト電
極32の側面に形成する。この際、10〜30V程度の
低印加電圧で、陽極酸化物層を成長させることができ
る。
てパターニングを行うことによって、図3(B)に示す
ような状態を得る。つぎに、3〜20%のクエン酸、シ
ョウ酸、燐酸、クロム酸、または硫酸の水溶液を用い
て、ポーラス状の陽極酸化物層34を露呈したゲイト電
極32の側面に形成する。この際、10〜30V程度の
低印加電圧で、陽極酸化物層を成長させることができ
る。
【0015】しかしながら、図3(C)の35に示すよ
うに、マスク33が存在しているゲイト電極32の上面
側からも酸化が進行し、この部分においても酸化物層の
成長が見られることが判明した。そして、この35で示
される上部からの酸化が進行すると、34で示される側
面からの酸化物層の成長が阻害されてしまうことが判明
した。
うに、マスク33が存在しているゲイト電極32の上面
側からも酸化が進行し、この部分においても酸化物層の
成長が見られることが判明した。そして、この35で示
される上部からの酸化が進行すると、34で示される側
面からの酸化物層の成長が阻害されてしまうことが判明
した。
【0016】即ち、35で示される上部からの陽極酸化
が進行すると、34で示される陽極酸化の進行が著しく
低下、あるいはほとんど止まってしまうことが判明し
た。
が進行すると、34で示される陽極酸化の進行が著しく
低下、あるいはほとんど止まってしまうことが判明し
た。
【0017】また、このマスク33の界面付近から進行
する35で示される陽極酸化は、制御不能なものであ
り、大きなバラツキでもって発生してしまう。そのため
34で示される側面方向の陽極酸化物層の厚さもバラツ
キの大きなもになってしまうことが確認されている。
する35で示される陽極酸化は、制御不能なものであ
り、大きなバラツキでもって発生してしまう。そのため
34で示される側面方向の陽極酸化物層の厚さもバラツ
キの大きなもになってしまうことが確認されている。
【0018】図3(C)に示すような状態で陽極酸化工
程が進行してしまうのは、マスク33とアルミ膜32と
の密着性の悪さが原因と考えられる。
程が進行してしまうのは、マスク33とアルミ膜32と
の密着性の悪さが原因と考えられる。
【0019】〔発明が解決しようとする課題〕本発明
は、配線等の微細パターンを形成する際に、パターン側
面を垂直に形成する技術を提供することを目的とする。
また、電極の側面にポーラス状の陽極酸化物層を形成せ
んとする場合において、上面からの陽極酸化が進行しな
いような構造、およびその作製方法を提供することを目
的とする。
は、配線等の微細パターンを形成する際に、パターン側
面を垂直に形成する技術を提供することを目的とする。
また、電極の側面にポーラス状の陽極酸化物層を形成せ
んとする場合において、上面からの陽極酸化が進行しな
いような構造、およびその作製方法を提供することを目
的とする。
【0020】本発明によって提供される基本的な作製工
程を図1に示す。図1において11が基体であり、例え
ば図4でいうと、珪素半導体薄膜上に形成されたゲイト
絶縁膜402である。まずこの基体上面に陽極酸化可能
な材料である、アルミニウム、タンタル、チタン、また
は珪素等を12として成膜する。そして、陽極酸化工程
において、緻密な酸化物層13を薄く形成する。
程を図1に示す。図1において11が基体であり、例え
ば図4でいうと、珪素半導体薄膜上に形成されたゲイト
絶縁膜402である。まずこの基体上面に陽極酸化可能
な材料である、アルミニウム、タンタル、チタン、また
は珪素等を12として成膜する。そして、陽極酸化工程
において、緻密な酸化物層13を薄く形成する。
【0021】例えば12としてアルミニュームを用いた
場合には、この緻密な酸化物層13を形成する工程は、
3〜10%の酒石液または硼酸または硝酸が含まれたエ
チレングルコール溶液中でアルミニューム12に通電
(10〜30V程度)することによって、100〜10
00Å例えば200Å程度の厚さに緻密な酸化物層13
を形成する。
場合には、この緻密な酸化物層13を形成する工程は、
3〜10%の酒石液または硼酸または硝酸が含まれたエ
チレングルコール溶液中でアルミニューム12に通電
(10〜30V程度)することによって、100〜10
00Å例えば200Å程度の厚さに緻密な酸化物層13
を形成する。
【0022】この工程においては、印加する電圧と陽極
酸化時間とを調節することによって、形成される酸化物
層の厚さを制御することができる。
酸化時間とを調節することによって、形成される酸化物
層の厚さを制御することができる。
【0023】つぎに、フォトレジストやポリイミド等の
適当なマスク14を形成する。そして、3〜20%のク
エン酸、ショウ酸、燐酸、クロム酸、さらには硫酸等の
酸性水溶液中で、10〜30Vの電圧を印加し、ポーラ
ス状の酸化物層15を形成する。この工程においては、
バリアとして機能する緻密な酸化物層13の作用で、上
側からの酸化が全く進行しないので、必要とする厚さで
ポーラス状の酸化物層15を形成することができる。
適当なマスク14を形成する。そして、3〜20%のク
エン酸、ショウ酸、燐酸、クロム酸、さらには硫酸等の
酸性水溶液中で、10〜30Vの電圧を印加し、ポーラ
ス状の酸化物層15を形成する。この工程においては、
バリアとして機能する緻密な酸化物層13の作用で、上
側からの酸化が全く進行しないので、必要とする厚さで
ポーラス状の酸化物層15を形成することができる。
【0024】さらに前述の緻密な酸化物層の形成と同様
な工程によって、緻密な酸化物層16を2000Åの厚
さに形成する。この工程においては、ポーラス状の酸化
物層15とアルミニューム12との間において緻密な酸
化物層16が形成される。
な工程によって、緻密な酸化物層16を2000Åの厚
さに形成する。この工程においては、ポーラス状の酸化
物層15とアルミニューム12との間において緻密な酸
化物層16が形成される。
【0025】後は、マスク14と緻密な酸化物層13と
を取り除くことによって、基本的な工程が終了する。こ
の際、緻密な酸化物層13は薄いので、バッファ弗酸等
のエッチャントで除去することができる。また、ポーラ
ス状の酸化物層15は、リン酸系のエッチャントで選択
的に除去することができる。
を取り除くことによって、基本的な工程が終了する。こ
の際、緻密な酸化物層13は薄いので、バッファ弗酸等
のエッチャントで除去することができる。また、ポーラ
ス状の酸化物層15は、リン酸系のエッチャントで選択
的に除去することができる。
【0026】こうして、18の部分が垂直にかたちよく
形成された配線パターンや電極パターンを形成すること
ができる。
形成された配線パターンや電極パターンを形成すること
ができる。
【0027】なお、ポーラス状の酸化物層15を利用す
るのであれば、そのまま残存させればよい。
るのであれば、そのまま残存させればよい。
【0028】
〔実施例1〕本実施例は、陽極酸化可能な材料を用いた
微細配線に関する。図1に本実施例の概略の作製工程を
示す。本実施例では配線材料として、アルミニュームを
主成分とした例を示す。アルミニューム以外の材料とし
ては、タンタル、チタン、珪素、さらにはこれらの混合
材料やこれらの材料を主成分とする材料を利用すること
ができる。
微細配線に関する。図1に本実施例の概略の作製工程を
示す。本実施例では配線材料として、アルミニュームを
主成分とした例を示す。アルミニューム以外の材料とし
ては、タンタル、チタン、珪素、さらにはこれらの混合
材料やこれらの材料を主成分とする材料を利用すること
ができる。
【0029】本実施例は、図1(D)の18で示すよう
な、端部が垂直に形成され、その周囲に緻密で耐圧性に
優れた酸化物層16が形成されたアルミニュームの配線
12に関する。
な、端部が垂直に形成され、その周囲に緻密で耐圧性に
優れた酸化物層16が形成されたアルミニュームの配線
12に関する。
【0030】まず、適当な基体11(一般には絶縁膜や
絶縁材料である)上に配線を形成する材料となるアウミ
ニウムの膜12を2μmの厚さに形成する。このアルミ
ニウムの厚さは、必要とする厚さに形成すればよく、特
に限定されるものではない。また、アルミニウム中には
Sc(スカンジウム)を0.2wt%添加したものを用
いる。これは、後の陽極酸化工程において、アルミニウ
ムの異常成長(ヒロック)が起こらないようにするため
である。また、高温でのアルミの異常成長防止用にはS
c以外の添加物(例えばY)を用いてもよい。
絶縁材料である)上に配線を形成する材料となるアウミ
ニウムの膜12を2μmの厚さに形成する。このアルミ
ニウムの厚さは、必要とする厚さに形成すればよく、特
に限定されるものではない。また、アルミニウム中には
Sc(スカンジウム)を0.2wt%添加したものを用
いる。これは、後の陽極酸化工程において、アルミニウ
ムの異常成長(ヒロック)が起こらないようにするため
である。また、高温でのアルミの異常成長防止用にはS
c以外の添加物(例えばY)を用いてもよい。
【0031】そして3%の酒石酸を含んだエチレングル
コール溶液中において10〜30Vの電圧を印加し、2
00Å程度の緻密な酸化物層13を形成する。そして、
パターニングのためのレジズトマスク14を用いて、ア
ルミニウム膜12とその上の酸化物層13を所定のパタ
ーンに加工する。この際、酸化物層13は薄いので、容
易にエッチングすることができる。
コール溶液中において10〜30Vの電圧を印加し、2
00Å程度の緻密な酸化物層13を形成する。そして、
パターニングのためのレジズトマスク14を用いて、ア
ルミニウム膜12とその上の酸化物層13を所定のパタ
ーンに加工する。この際、酸化物層13は薄いので、容
易にエッチングすることができる。
【0032】上記パターニングを等方性のエッチングで
行った場合、17で示されるようになだらかな形状にア
ルミニウム膜の端部が形成されてしまう。また、酸化物
層13とアルミニウム膜12とのエッチング速度の違い
によって、17に示すような形状にエッチングが進行し
てしまう。
行った場合、17で示されるようになだらかな形状にア
ルミニウム膜の端部が形成されてしまう。また、酸化物
層13とアルミニウム膜12とのエッチング速度の違い
によって、17に示すような形状にエッチングが進行し
てしまう。
【0033】そして、10%のショウ酸水溶液中におい
て10〜30Vの電圧をアルミニウム電極12に印加
し、陽極酸化を行う。この工程で、図1(C)の15で
示される如く、ポーラス状(多孔質)の酸化物が内部方
向に成長する。この成長は、溶液に接した面だけから進
行するもので、その成長距離も任意に制御することがで
きる。
て10〜30Vの電圧をアルミニウム電極12に印加
し、陽極酸化を行う。この工程で、図1(C)の15で
示される如く、ポーラス状(多孔質)の酸化物が内部方
向に成長する。この成長は、溶液に接した面だけから進
行するもので、その成長距離も任意に制御することがで
きる。
【0034】そして、その成長距離がある程度あれば、
その成長端部はほぼ垂直になることが確かめられてい
る。一方、緻密な酸化物層の形成においては、酸化の状
況が出発状態の形状に沿って進行することが確かめられ
ている。
その成長端部はほぼ垂直になることが確かめられてい
る。一方、緻密な酸化物層の形成においては、酸化の状
況が出発状態の形状に沿って進行することが確かめられ
ている。
【0035】本実施例においては、アルミニウム膜12
の厚さを2μmとし、酸化物層15の成長距離を500
0Åとしてが、その成長先端分は、ほぼ垂直になってい
ることが電子顕微鏡写真で確認されている。
の厚さを2μmとし、酸化物層15の成長距離を500
0Åとしてが、その成長先端分は、ほぼ垂直になってい
ることが電子顕微鏡写真で確認されている。
【0036】さらに、3%の酒石酸を含んだエチレング
ルコール溶液中において、150Vの電圧を印加するこ
とによって、2000Å厚の緻密な陽極酸化物層16を
形成する。この酸化物層16は、アルミ配線12を取り
囲むように、均一に成長する。この酸化物層16は、ポ
ーラス状の酸化物層15とアルミニウムの配線12との
界面部分からアルミニウムの配線12の内部に向かって
成長する。
ルコール溶液中において、150Vの電圧を印加するこ
とによって、2000Å厚の緻密な陽極酸化物層16を
形成する。この酸化物層16は、アルミ配線12を取り
囲むように、均一に成長する。この酸化物層16は、ポ
ーラス状の酸化物層15とアルミニウムの配線12との
界面部分からアルミニウムの配線12の内部に向かって
成長する。
【0037】そして、レジストマクス14を取り除き、
さらに酸化物層13をバッファ弗酸で取り除く。この酸
化物層13は薄いので、容易に選択的に取り除くことが
できる。
さらに酸化物層13をバッファ弗酸で取り除く。この酸
化物層13は薄いので、容易に選択的に取り除くことが
できる。
【0038】つぎに、ポーラス状の酸化物層15を燐酸
系のエッチャントであるH3 PO4でエッチングする。
この際、緻密な酸化物層16が形成されているので、ア
ルミニウムの配線12は全くエッチングされず、選択的
に酸化物層15のみを取り除くことができる。
系のエッチャントであるH3 PO4でエッチングする。
この際、緻密な酸化物層16が形成されているので、ア
ルミニウムの配線12は全くエッチングされず、選択的
に酸化物層15のみを取り除くことができる。
【0039】こうして、図1(D)に示すような周囲が
緻密で耐圧の高い酸化物層16で覆われたアルミニウム
の配線12を得ることができる。
緻密で耐圧の高い酸化物層16で覆われたアルミニウム
の配線12を得ることができる。
【0040】この図1(D)に示す構造においては、1
7に示すように、配線部分12の側面が垂直に形成され
たものとすることができる。従って、配線の微細化を果
たす上で有効に利用することができる。
7に示すように、配線部分12の側面が垂直に形成され
たものとすることができる。従って、配線の微細化を果
たす上で有効に利用することができる。
【0041】〔実施例2〕本実施例は、TFTのゲイト
電極の構造に本発明を利用した構成に関する。図5に本
実施例を示す。本実施例で示すTFTは、図5(E)に
示すように、低濃度の不純物領域511と512、さら
には高濃度の不純物領域510と513とを有した構造
を有し、さらにゲイト電極周囲の陽極酸化物層508の
厚さで決定されるオフセットゲイト領域を有している。
電極の構造に本発明を利用した構成に関する。図5に本
実施例を示す。本実施例で示すTFTは、図5(E)に
示すように、低濃度の不純物領域511と512、さら
には高濃度の不純物領域510と513とを有した構造
を有し、さらにゲイト電極周囲の陽極酸化物層508の
厚さで決定されるオフセットゲイト領域を有している。
【0042】まず、基板(コーニング7059、300
mm×400mmもしくは100mm×100mm)5
01上に下地酸化膜502として厚さ1000〜300
0Åの酸化珪素膜を形成した。この酸化膜の形成方法と
しては、酸素雰囲気中でのスパッタ法を使用した。しか
し、より量産性を高めるには、TEOSをプラズマCV
D法で分解・堆積した膜を用いてもよい。
mm×400mmもしくは100mm×100mm)5
01上に下地酸化膜502として厚さ1000〜300
0Åの酸化珪素膜を形成した。この酸化膜の形成方法と
しては、酸素雰囲気中でのスパッタ法を使用した。しか
し、より量産性を高めるには、TEOSをプラズマCV
D法で分解・堆積した膜を用いてもよい。
【0043】その後、プラズマCVD法やLPCVD法
によって非晶質珪素膜を300〜5000Å、好ましく
は500〜1000Å堆積し、これを、550〜600
℃の還元雰囲気に24時間放置して、結晶化せしめた。
この工程は、レーザー照射によっておこなってもよい。
そして、このようにして結晶化させた珪素膜をパターニ
ングして島状領域503を形成した。さらに、この上に
スパッタ法によって厚さ700〜1500Åの酸化珪素
膜504を形成した。
によって非晶質珪素膜を300〜5000Å、好ましく
は500〜1000Å堆積し、これを、550〜600
℃の還元雰囲気に24時間放置して、結晶化せしめた。
この工程は、レーザー照射によっておこなってもよい。
そして、このようにして結晶化させた珪素膜をパターニ
ングして島状領域503を形成した。さらに、この上に
スパッタ法によって厚さ700〜1500Åの酸化珪素
膜504を形成した。
【0044】その後、厚さ1000Å〜3μm(ここで
は6000Å)のアルミニウム(1wt%のSi、もし
くは0.1〜0.3wt%のSc(スカンジウム)を含
む)膜を電子ビーム蒸着法もしくはスパッタ法によって
形成した。
は6000Å)のアルミニウム(1wt%のSi、もし
くは0.1〜0.3wt%のSc(スカンジウム)を含
む)膜を電子ビーム蒸着法もしくはスパッタ法によって
形成した。
【0045】そして、フォトレジスト506の形成前
に、陽極酸化法によって厚さ100〜1000Å(ここ
では200Å)の酸化アルミニウム膜(陽極酸化物層)
500を形成する。この工程は、3%の酒石酸を含むエ
チレングルコール溶液中において10〜30Vの電圧を
印加することによって行われる。この酸化物層は、緻密
でこの上に形成されるフォトレジスト506との密着性
が良く、また、フォトレジストからの電流のリークを抑
制することになるので、後の陽極酸化工程において、多
孔質陽極酸化物を側面のみに形成するうえで極めて有効
である。
に、陽極酸化法によって厚さ100〜1000Å(ここ
では200Å)の酸化アルミニウム膜(陽極酸化物層)
500を形成する。この工程は、3%の酒石酸を含むエ
チレングルコール溶液中において10〜30Vの電圧を
印加することによって行われる。この酸化物層は、緻密
でこの上に形成されるフォトレジスト506との密着性
が良く、また、フォトレジストからの電流のリークを抑
制することになるので、後の陽極酸化工程において、多
孔質陽極酸化物を側面のみに形成するうえで極めて有効
である。
【0046】そして、フォトレジスト506(例えば、
東京応化製、OFPR800/30cp)をスピンコー
ト法によって形成した。その後、フォトレジストとアル
ミニウム膜をパターニングして、ゲイト電極505、マ
スク膜506とした。(図5(A))
東京応化製、OFPR800/30cp)をスピンコー
ト法によって形成した。その後、フォトレジストとアル
ミニウム膜をパターニングして、ゲイト電極505、マ
スク膜506とした。(図5(A))
【0047】さらにこれに電解液中で電流を通じて陽極
酸化し、厚さ3000〜6000Å、例えば、厚さ50
00Åの陽極酸化物507を形成した。陽極酸化は、3
〜20%のクエン酸もしくはショウ酸、燐酸、クロム
酸、硫酸等の酸性水溶液を用いておこない、10〜30
Vの一定電流をゲイト電極に印加すればよい。本実施例
ではシュウ酸溶液(30℃)中で電圧を10Vとし、2
0〜40分、陽極酸化した。陽極酸化物の厚さは陽極酸
化時間によって制御した。(図5(B))
酸化し、厚さ3000〜6000Å、例えば、厚さ50
00Åの陽極酸化物507を形成した。陽極酸化は、3
〜20%のクエン酸もしくはショウ酸、燐酸、クロム
酸、硫酸等の酸性水溶液を用いておこない、10〜30
Vの一定電流をゲイト電極に印加すればよい。本実施例
ではシュウ酸溶液(30℃)中で電圧を10Vとし、2
0〜40分、陽極酸化した。陽極酸化物の厚さは陽極酸
化時間によって制御した。(図5(B))
【0048】上記の工程は、緻密な酸化物層500が形
成されているおかげで、図5に示すように横方向のみに
進行し、またその厚さも必要とするだけ得ることができ
る。
成されているおかげで、図5に示すように横方向のみに
進行し、またその厚さも必要とするだけ得ることができ
る。
【0049】次に、マスクを除去し、再び電解溶液中に
おいて、ゲイト電極に電流を印加した。今回は、3〜1
0%の酒石液、硼酸、硝酸が含まれたエチレングルコー
ル溶液を用いた。溶液の温度は10℃前後の室温より低
い方が良好な酸化膜が得られた。このため、ゲイト電極
の上面および側面にバリヤ型の陽極酸化物508が形成
された。陽極酸化物508の厚さは印加電圧に比例し、
印加電圧が150Vで2000Åの陽極酸化物が形成さ
れた。陽極酸化物508の厚さは必要とされるオフセッ
ト、オーバーラップの大きさによって決定したが、30
00Å以上の厚さの陽極酸化物を得るには250V以上
の高電圧が必要であり、TFTの特性に悪影響を及ぼす
ので3000Å以下の厚さとすることが好ましい。本実
施例では80〜150Vまで上昇させ、必要とする陽極
酸化膜508の厚さによって電圧を選択した。(図5
(C))
おいて、ゲイト電極に電流を印加した。今回は、3〜1
0%の酒石液、硼酸、硝酸が含まれたエチレングルコー
ル溶液を用いた。溶液の温度は10℃前後の室温より低
い方が良好な酸化膜が得られた。このため、ゲイト電極
の上面および側面にバリヤ型の陽極酸化物508が形成
された。陽極酸化物508の厚さは印加電圧に比例し、
印加電圧が150Vで2000Åの陽極酸化物が形成さ
れた。陽極酸化物508の厚さは必要とされるオフセッ
ト、オーバーラップの大きさによって決定したが、30
00Å以上の厚さの陽極酸化物を得るには250V以上
の高電圧が必要であり、TFTの特性に悪影響を及ぼす
ので3000Å以下の厚さとすることが好ましい。本実
施例では80〜150Vまで上昇させ、必要とする陽極
酸化膜508の厚さによって電圧を選択した。(図5
(C))
【0050】その後、ドライエッチング法によって酸化
珪素膜504をエッチングした。このエッチングにおい
ては、等方性エッチングのプラズマモードでも、あるい
は異方性エッチングの反応性イオンエッチングモードで
もよい。ただし、珪素と酸化珪素の選択比を十分に大き
くすることによって、活性層を深くエッチングしないよ
うにすることが重要である。例えば、エッチングガスと
してCF4 を使用すれば陽極酸化物はエッチングされ
ず、酸化珪素膜504のみがエッチングされる。また、
多孔質陽極酸化物507の下の酸化珪素膜504’はエ
ッチングされずに残した。(図5(D))
珪素膜504をエッチングした。このエッチングにおい
ては、等方性エッチングのプラズマモードでも、あるい
は異方性エッチングの反応性イオンエッチングモードで
もよい。ただし、珪素と酸化珪素の選択比を十分に大き
くすることによって、活性層を深くエッチングしないよ
うにすることが重要である。例えば、エッチングガスと
してCF4 を使用すれば陽極酸化物はエッチングされ
ず、酸化珪素膜504のみがエッチングされる。また、
多孔質陽極酸化物507の下の酸化珪素膜504’はエ
ッチングされずに残した。(図5(D))
【0051】その後、燐酸、酢酸、硝酸の混酸を用いて
陽極酸化物507をエッチングした。このエッチングで
は陽極酸化物507のみがエッチングされ、エッチング
レートは約600Å/分であった。その下のゲイト絶縁
膜504’はそのまま残存した。そして、イオンドーピ
ング法によって、TFTの活性層503に、ゲイト電極
部(すなわちゲイト電極とその周囲の陽極酸化膜)およ
びゲイト絶縁膜をマスクとして自己整合的に不純物を注
入し、低抵抗不純物領域(ソース/ドレイン領域)51
0、513、高抵抗不純物領域511、512を形成し
た。ドーピングガスとしてはフォスフィン(PH3 )を
用いたため、N型の不純物領域となった。P型の不純物
領域を形成するにはジボラン(B2 H6 )をドーピング
ガスとして用いればよい。ドーズ量は5×1014〜5×
1015cm-2、加速エネルギーは10〜30keVとし
た。その後、KrFエキシマーレーザー(波長248n
m、パルス幅20nsec)を照射して、活性層中に導
入された不純物イオンの活性化をおこなった。
陽極酸化物507をエッチングした。このエッチングで
は陽極酸化物507のみがエッチングされ、エッチング
レートは約600Å/分であった。その下のゲイト絶縁
膜504’はそのまま残存した。そして、イオンドーピ
ング法によって、TFTの活性層503に、ゲイト電極
部(すなわちゲイト電極とその周囲の陽極酸化膜)およ
びゲイト絶縁膜をマスクとして自己整合的に不純物を注
入し、低抵抗不純物領域(ソース/ドレイン領域)51
0、513、高抵抗不純物領域511、512を形成し
た。ドーピングガスとしてはフォスフィン(PH3 )を
用いたため、N型の不純物領域となった。P型の不純物
領域を形成するにはジボラン(B2 H6 )をドーピング
ガスとして用いればよい。ドーズ量は5×1014〜5×
1015cm-2、加速エネルギーは10〜30keVとし
た。その後、KrFエキシマーレーザー(波長248n
m、パルス幅20nsec)を照射して、活性層中に導
入された不純物イオンの活性化をおこなった。
【0052】SIMS(二次イオン質量分析法)の結果
によると、領域510、513の不純物濃度は1×10
20〜2×1021cm-3、領域511、512では1×1
017〜2×1018cm-3であった。ドーズ量換算では、
前者は5×1014〜5×1015cm-2、後者は2×10
13〜5×1014cm-2であった。この違いはゲイト絶縁
膜504’の有無によってもたらされたのであって、一
般的には、低抵抗不純物領域の不純物濃度は、高抵抗不
純物領域のものより0.5〜3桁大きくなる。(図5
(E))
によると、領域510、513の不純物濃度は1×10
20〜2×1021cm-3、領域511、512では1×1
017〜2×1018cm-3であった。ドーズ量換算では、
前者は5×1014〜5×1015cm-2、後者は2×10
13〜5×1014cm-2であった。この違いはゲイト絶縁
膜504’の有無によってもたらされたのであって、一
般的には、低抵抗不純物領域の不純物濃度は、高抵抗不
純物領域のものより0.5〜3桁大きくなる。(図5
(E))
【0053】最後に、全面に層間絶縁物514として、
CVD法によって酸化珪素膜を厚さ3000Å形成し
た。そして、TFTのソース/ドレインにコンタクトホ
ールを形成し、アルミニウム配線・電極515、516
を形成した。さらに200〜400℃で水素アニールを
おこなった。以上によって、TFTが完成された。(図
5(F))
CVD法によって酸化珪素膜を厚さ3000Å形成し
た。そして、TFTのソース/ドレインにコンタクトホ
ールを形成し、アルミニウム配線・電極515、516
を形成した。さらに200〜400℃で水素アニールを
おこなった。以上によって、TFTが完成された。(図
5(F))
【0054】
【効果】陽極酸化工程において、酸化物層を形成せんと
する材料の上面に薄く緻密な酸化物層を形成し、しかる
後にポーラス状の酸化物層をこの材料の側面に形成する
ことによって、このポーラス状の酸化物層を制御性良く
形成することがでる。また、このポーラス状の酸化物層
の形成に引き続いて、緻密な酸化物層を形成し、ポーラ
ス状の酸化物層を取り除くことで、緻密な酸化物層で覆
われ、側面が垂直に形成された配線や電極を構成するこ
とができる。
する材料の上面に薄く緻密な酸化物層を形成し、しかる
後にポーラス状の酸化物層をこの材料の側面に形成する
ことによって、このポーラス状の酸化物層を制御性良く
形成することがでる。また、このポーラス状の酸化物層
の形成に引き続いて、緻密な酸化物層を形成し、ポーラ
ス状の酸化物層を取り除くことで、緻密な酸化物層で覆
われ、側面が垂直に形成された配線や電極を構成するこ
とができる。
【図1】 本発明を利用した配線の作製工程を示す。
【図2】 従来の例を示す。
【図3】 従来の例を示す。
【図4】 TFTの構造を示す。
【図5】 実施例のTFTの作製工程を示す。
11・・・・基体 12・・・・アルミニウム 13・・・・緻密な酸化物層 14・・・・レジストマスク 15・・・・ポーラス状の酸化物層 16・・・・緻密な酸化物層 21・・・・基体 22・・・・アルミニウム 23・・・・レジストマスク 25・・・・酸化物層 31・・・・基体 32・・・・アルミニウム 33・・・・レジストマスク 34・・・・酸化物層 35・・・・酸化物層
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H01L 29/78 H01L 21/3205 H01L 21/3213 H01L 21/336
Claims (5)
- 【請求項1】 陽極酸化可能な材料からなる膜を陽極酸
化することにより前記膜の上面に緻密な第1の酸化物層
を形成する第1の工程と、 前記第1の酸化物層および前記膜を所定の形状にパター
ニングし、電極または配線を形成する第2の工程と、 陽極酸化することにより前記電極または配線の側面にポ
ーラス状の第2の酸化物層を形成する第3の工程と、 陽極酸化することにより前記電極または配線の上面およ
び側面に緻密な第3の酸化物層を形成する第4の工程
と、 を有することを特徴とする半導体装置の作製方法。 - 【請求項2】 陽極酸化可能な材料からなる膜を陽極酸
化することにより前記膜の上面に緻密な第1の酸化物層
を形成する第1の工程と、 前記緻密な第1の酸化物層および前記膜を所定の形状に
パターニングし、電極または配線を形成する第2の工程
と、 陽極酸化することにより前記電極または配線の側面にポ
ーラス状の第2の酸化物層を形成する第3の工程と、 陽極酸化することにより前記電極または配線の上面およ
び側面に緻密な第3の酸化物層を形成する第4の工程
と、 前記ポーラス状の第2の酸化物層を除去する第5の工程
と、 を有することを特徴とする半導体装置の作製方法。 - 【請求項3】 絶縁ゲイト型電界効果半導体装置の作製
方法であって、 陽極酸化可能な材料からなる膜を陽極酸化することによ
り前記膜の上面に緻密な第1の酸化物層を形成する第1
の工程と、 前記緻密な第1の酸化物層および前記膜を所定の形状に
パターニングし、上面が前記緻密な第1の酸化物層に被
覆されたゲイト電極を形成する第2の工程と、 陽極酸化することにより前記ゲイト電極の側面にポーラ
ス状の第2の酸化物層を形成する第3の工程と、 を有することを特徴とする半導体装置の作製方法。 - 【請求項4】 絶縁ゲイト型電界効果半導体装置の作製
方法であって、 半導体層上に絶縁膜を形成する第1の工程と、 前記絶縁膜上に陽極酸化可能な材料からなる膜を形成す
る第2の工程と、 前記陽極酸化可能な材料からなる膜を陽極酸化すること
により前記陽極酸化可能な材料からなる膜の上面に緻密
な第1の酸化物層を形成する第3の工程と、 前記緻密な第1の酸化物層上にマスク膜を形成する第4
の工程と、 前記マスク膜により前記緻密な第1の酸化物層および前
記膜をパターニングしゲイト電極を形成する第5の工程
と、 陽極酸化することにより前記ゲイト電極の側面にポーラ
ス状の第2の酸化物層を形成する第6の工程と、 前記マスク膜を除去する第7の工程と、 前記緻密な第1の酸化物層を除去する第8の工程と、 陽極酸化することにより前記ゲイト電極の上面および側
面に緻密な第3の酸化物層を形成する第9の工程と、 前記緻密な第3の酸化物層に被覆されたゲイト電極およ
び前記ポーラス状の第2の酸化物層をマスクとして前記
絶縁膜をエッチングすることによりゲイト絶縁膜を形成
し、前記半導体層のうちその一部が露出した第1の領域
を形成する第10の工程と、 前記ポーラス状の第2の酸化物層を除去することによ
り、前記半導体層に前記ゲイト絶縁膜のみに覆われた第
2の領域を形成する第11の工程と、 前記緻密な第3の酸化物層に被覆されたゲイト電極およ
び前記ゲイト絶縁膜をマスクとして前記半導体中に不純
物を注入し、前記第1の領域に低抵抗不純物領域を、前
記第2の領域に高抵抗不純物領域を形成する第12の工
程と、 を有することを特徴とする半導体装置の作製方法。 - 【請求項5】 請求項4において、前記第12の工程
後、レーザーを前記低抵抗領域および前記高抵抗領域に
照射して前記不純物を活性化する第13の工程をさらに
有することを特徴とする半導体装置の作製方法。
Priority Applications (19)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP28428793A JP2759414B2 (ja) | 1993-10-19 | 1993-10-19 | 半導体装置の作製方法 |
TW083108409A TW297142B (ja) | 1993-09-20 | 1994-09-12 | |
US08/307,167 US6867431B2 (en) | 1993-09-20 | 1994-09-16 | Semiconductor device and method for manufacturing the same |
KR1019940023918A KR100306829B1 (ko) | 1993-09-20 | 1994-09-16 | 반도체디바이스및그제조방법 |
CN2005100544054A CN1652351B (zh) | 1993-09-20 | 1994-09-20 | 具有薄膜晶体管的半导体器件的制造方法 |
CNB2005100544088A CN100502046C (zh) | 1993-09-20 | 1994-09-20 | 具有薄膜晶体管的半导体器件 |
EP05006906A EP1564799A3 (en) | 1993-09-20 | 1994-09-20 | Semiconductor device and method for manufacturing the same |
EP94306862A EP0645802B1 (en) | 1993-09-20 | 1994-09-20 | Semiconductor device and method for manufacturing the same |
EP05006907A EP1564800A3 (en) | 1993-09-20 | 1994-09-20 | Semiconductor device and method for manufacturing the same |
CNB2004100642743A CN100423290C (zh) | 1993-09-20 | 1994-09-20 | 具有薄膜晶体管的半导体器件 |
CN94116346A CN1055790C (zh) | 1993-09-20 | 1994-09-20 | 半导体器件及其制造方法 |
DE69435045T DE69435045T2 (de) | 1993-09-20 | 1994-09-20 | Halbleiter-Anordnung und Herstellungsverfahren dafür |
US08/838,783 US6049092A (en) | 1993-09-20 | 1997-04-10 | Semiconductor device and method for manufacturing the same |
CNB981089119A CN1173388C (zh) | 1993-09-20 | 1998-05-15 | 具有薄膜晶体管的半导体器件 |
US10/893,889 US7525158B2 (en) | 1993-09-20 | 2004-07-20 | Semiconductor device having pixel electrode and peripheral circuit |
US11/064,821 US7381599B2 (en) | 1993-09-20 | 2005-02-25 | Semiconductor device and method for manufacturing the same |
US11/078,440 US7569856B2 (en) | 1993-09-20 | 2005-03-14 | Semiconductor device and method for manufacturing the same |
US12/534,382 US7847355B2 (en) | 1993-09-20 | 2009-08-03 | Semiconductor device including transistors with silicided impurity regions |
US12/958,739 US8198683B2 (en) | 1993-09-20 | 2010-12-02 | Semiconductor device including transistors with silicided impurity regions |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP28428793A JP2759414B2 (ja) | 1993-10-19 | 1993-10-19 | 半導体装置の作製方法 |
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---|---|---|---|
JP10353797A Division JP3531781B2 (ja) | 1997-04-21 | 1997-04-21 | 半導体装置の作製方法 |
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---|---|
JPH07135213A JPH07135213A (ja) | 1995-05-23 |
JP2759414B2 true JP2759414B2 (ja) | 1998-05-28 |
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CN103236403B (zh) * | 2013-04-28 | 2015-11-11 | 京东方科技集团股份有限公司 | 防扩散层及制备方法、薄膜晶体管、阵列基板、显示装置 |
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- 1993-10-19 JP JP28428793A patent/JP2759414B2/ja not_active Expired - Fee Related
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---|---|
JPH07135213A (ja) | 1995-05-23 |
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