专利名称：硅膜的干刻蚀方法
技术领域：
本发明涉及硅膜的干刻蚀方法。
背景技术：
例如，以往的薄膜晶体管有逆交错型的薄膜晶体管(例如，参照专利 文献1)。在该薄膜晶体管中，在基板的上表面设有栅电极。在包含栅电极 在内的基板的上表面设有栅绝缘膜。在栅电极上的栅绝缘膜的上表面设有
由本征非晶硅构成的半导体薄膜。在半导体薄膜的上表面两侧设有由n型 非晶硅构成的欧姆接触层。在各欧姆接触层的上表面设有源电极及漏电极。
专利文献l:日本特开2007-79342号公报(图5)
可是，在上述以往的薄膜晶体管中的欧姆接触层及半导体薄膜的形成 方法中，对形成在栅绝缘膜的上表面的本征非晶硅膜(半导体薄膜形成用 膜)及n型非晶硅膜(欧姆接触层形成用膜)连续地进行干刻蚀。在此种 情况下，作为刻蚀气体采用SF6(六氟化硫)气体(专利文献1的第130段)。
作为这样的干刻蚀方法所使用的刻蚀气体的SF6近年来作为地球变暖 的一个因素而被视为问题，因此取代其的代替气体的选择成为重要的课题。
发明内容
因此，本发明的主要目的是，提供一种不采用SF6等成为地球变暖的一 个因素的气体，也能良好地对非晶硅等硅膜进行干刻蚀的硅膜的干刻蚀方 法。
本发明的优选的方案是硅膜的干刻蚀方法，其特征在于，通过采用含 有氟气(fluorinegas)及氯气(chlorinegas)的混合气体的平行平板型的干 刻蚀来对硅膜进行干刻蚀。
另外，本发明的优选的方案之一是硅膜的干刻蚀方法，其特征在于， 准备在基板上层叠有硅膜的被加工物；将被加工物搬入到高频电极及对置电极被平行配置的平行平板型的干刻蚀装置内，将所述被加工物的基板载 置在所述高频电极或对置电极中的任何一方上；将所述干刻蚀装置减压， 向所述干刻蚀装置内导入氟气及氯气；对所述高频电极施加高频，从而刻 蚀所述硅膜。
图1是利用包含本发明的干刻蚀方法的制造方法来制造的薄膜晶体管 面板的一个例子的剖视图。
图2是在图1所示的薄膜晶体管面板的制造方法的一个例子中最初的 工序的剖视图。
图3是继图2之后的工序的剖视图。
图4是继图3之后的工序的剖视图。
图5是继图4之后的工序的剖视图。
图6是继图5之后的工序的剖视图。
图7是干刻蚀装置的一个例子的概略构成图。
图8是干刻蚀装置的另一个例子的概略构成图。
图9是用于说明晶体管特性的图示。
具体实施例方式
图1是利用包含本发明的干刻蚀方法的制造方法来制造的薄膜晶体管 面板的一个例子的剖视图。该薄膜晶体管面板具备玻璃基板1。在玻璃基板 1的上表面的规定部位上设有由铬等构成的栅电极2。在包含栅电极2在内 的玻璃基板1的上表面设有由氮化硅构成的栅绝缘膜3。
在栅电极2上的栅绝缘膜3的上表面的规定部位上设有由本征非晶硅 构成的半导体薄膜4。在半导体薄膜4的上表面的规定部位上设有由氮化硅 构成的沟道保护膜5。在沟道保护膜5的上表面两侧及其两侧的半导体薄膜 4的上表面设有由n型非晶硅构成的欧姆接触层6、 7。在欧姆接触层6、 7 的各自上表面设有由铬等构成的源电极8及漏电极9。
此处，通过栅电极2、栅绝缘膜3、半导体薄膜4、沟道保护膜5、欧 姆接触层6、 7、源电极8及漏电极9来构成逆交错型、沟道保护膜型的薄膜晶体管10。
在包含薄膜晶体管10在内的栅绝缘膜3的上表面设有由氮化硅构成的 罩面涂膜11。在与源电极8的规定部位对应的部分上的罩面涂膜11上设有 接触孔12。在罩面涂膜11的上表面的规定部位上设有由ITO构成的像素电 极13，其经由接触孔12与源电极8连接。
接着，对该薄膜晶体管面板的制造方法的一个例子进行说明。首先， 如图2所示，在玻璃基板1的上表面的规定部位，通过用光刻蚀法对由溅 射法形成的由铬等构成的金属膜进行布图加工(patterning),从而形成栅电 极2。
接着，在包含栅电极2在内的玻璃基板1的上表面上，利用等离子体 CVD法连续地形成由氮化硅构成的栅绝缘膜3、本征非晶硅膜(半导体薄 膜形成用膜)21及氮化硅膜(沟道保护膜形成用膜)22。接着，在氮化硅 膜22的上表面的沟道保护膜形成区域，通过用光刻蚀法对用印刷法等涂布 形成的抗蚀剂膜进行布图加工，从而形成抗蚀剂膜23。
接着，当以抗蚀剂膜23作为掩模，对氮化硅膜22进行干刻蚀，则可 将抗蚀剂膜23下以外的区域上的氮化硅膜22除去，从而如图3所示，在 抗蚀剂膜23下形成沟道保护膜5。然后，剥离抗蚀剂膜23。
接着，如图4所示，在包含沟道保护膜5在内的本征非晶硅膜21的上 表面，利用等离子体CVD法形成n型非晶硅膜(欧姆接触层形成用膜)24。 然后，在n型非晶硅膜24的上表面，利用溅射法形成由铬等构成的源电极 及漏电极形成用膜25。
接着，在源电极及漏电极形成用膜25的上表面的源电极形成区域及漏 电极形成区域，通过用光刻蚀法对由印刷法等涂布形成的抗蚀剂膜进行布 图加工，从而形成抗蚀剂膜26、 27。
接着，当以抗蚀剂膜26、 27作为掩模，对源电极及漏电极形成用膜25 进行湿刻蚀，则可将抗蚀剂膜26、 27下以外的区域上的源电极及漏电极形 成用膜25除去，从而如图5所示，在抗蚀剂膜26、 27下形成源电极8及 漏电极9。
接着，当以抗蚀剂膜26、 27及沟道保护膜5作为掩模，对n型非晶硅 膜24及本征非晶硅膜21连续地进行如后所述那样的干刻蚀，则可将抗蚀剂膜26、 27下以外的区域上的n型非晶硅膜24除去，并且，可将抗蚀剂 膜26、 27及沟道保护膜5下以外的区域上的本征非晶硅膜21除去，从而 如图6所示，在源电极8及漏电极9下形成欧姆接触层6、 7，并且在欧姆 接触层6、 7及沟道保护膜5下形成半导体薄膜4。然后，剥离抗蚀剂膜26、 27。
接着，如图1所示，在包含薄膜晶体管10在内的栅绝缘膜3的上表面， 利用等离子体CVD法形成由氮化硅构成的罩面涂膜11。然后，在罩面涂膜 11的规定部位上利用光刻蚀法形成接触孔12。
接着，在罩面涂膜ll的上表面的规定部位上，通过用光刻蚀法对由溅 射法形成的ITO膜进行布图加工以形成像素电极13，其经由接触孔12与 源电极8连接。由此得到图1所示的薄膜晶体管面板。
接着，对上述制造方法中用于进行干刻蚀的干刻蚀装置的一个例子， 参照图7所示的概略构成图进行说明。该干刻蚀装置为平行平板型，其具 备反应容器31。在反应容器31内的下部设有下部电极32，上部设有上部 电极33。在此种情况下，下部电极32与高频电源34连接，上部电极33接 地。在下部电极32的上表面载置有被加工物35。反应容器31的下部的规 定部位经由配管36与真空泵37连接。
在反应容器31的上部中央部以贯通上部电极33的中央部的方式设有 气体导入管38。气体导入管38与共用配管39连接。在共用配管39上连接 有第1配管40、第2配管41。在第1配管40和第2配管41中装有第1电 磁阀42和第2电磁阀43、以及第1质量流量控制器44和第2质量流量控 制器45。由高压储气罐等构成的氟气供给源46及氯气供给源47与第1配 管40和第2配管41的各顶端部连接。
接着，对采用上述构成的干刻蚀装置，使载置在下部电极32的上表面 上的被加工物35处于图5所示的状态，并对由氮化硅构成的栅绝缘膜3上 的n型非晶硅膜24及本征非晶硅膜21上连续地进行干刻蚀时的情况进行 说明。首先，通过驱动真空泵37，排出反应容器31内的气体，使反应容器 31内的压力达到10Pa。
接着，打开第1电磁阔42和第2电磁阀43，将从氟气供给源46及氯 气供给源47供给的氟气及氯气的混合气体从气体导入管38导入反应容器31内。此时，通过第1质量流量控制器44和第2质量流量控制器45调节 氟气及氯气的各自流量，使氟气的流量达到lOOsccm，使氯气的流量达到 100 1000sccm。此外，从高频电源34施加13.56MHz的高频电力700W。 于是，抗蚀剂膜27、 28及沟道保护膜5下以外的区域上的n型非晶硅 膜24及本征非晶硅膜21被连续地干刻蚀而被除去，其刻蚀速率约为1500A /min。在此种情况下，当本征非晶硅膜21被完全除去，则基底的由氮化 硅构成的栅绝缘膜3露出，虽然该露出的栅绝缘膜3某种程度地被干刻蚀 除去，但其刻蚀速率约为400A/min。因此，此时的选择比约是4倍，是 可实用的。而且，氟气的变暖系数为零，非常有助于抑制变暖气体(温室 气体)的排放量。
再者，作为氟气供给源46，也可以供给用氮、氦、氖、氩等惰性气体 (也称为不活泼气体)中的任何一种或多种气体稀释的稀释氟气。例如， 也可以将用氮气按20voin/。稀释的稀释氟气的流量设定为500sccm (仅氟气 的流量为100sccm)，将氯气的流量设定为100 1000sccm。
此外，除氟气供给源46以外，也可以另外设置惰性气体供给源。此外， 在上述所有情况下，虽然氯气与氟气的流量比都为1 10，但只要在1 20 的范围内就可以。另外，反应容器31内的压力只要在1 100Pa的范围内 就可以。
可是，对于图7所示的干刻蚀装置，对载置有被加工物35的下部电极 32施加高频，容易发生接地的上部电极33侧即阴极侧的阴极下降电压，将 放电产生的离子用于反应，被称为反应性离子刻蚀(RIE)，是利用阴极耦 合的干刻蚀。
在该利用阴极耦合的干刻蚀中，可进行侧面刻蚀少的各向异性刻蚀。 但是，在利用阴极耦合的干刻蚀中，有时阴极侧的阴极下降电压形成的离 子撞击对晶体管特性造成影响。因此，下面，对能够降低离子损伤的情况 进行说明。
图8表示干刻蚀装置的另一个例子的概略构成图。在该干刻蚀装置中， 与图7所示的干刻蚀装置不同的地方在于，使下部电极32接地，将上部电 极33连接在高频电源34上。因此，在该干刻蚀装置中，进行利用阳极耦 合的干刻蚀，与利用阴极耦合的干刻蚀相比，能够降低离子损伤。而且，研究了利用阳极耦合的干刻蚀和利用阴极耦合的干刻蚀时的晶
体管特性(Vg (栅电压)-Id (漏电流)特性)，结果得到图9所示的结果。 从图9看出，在用实线表示的阳极耦合时，与用虚线表示的阴极耦合时相 比，立起部分的凸起消失，晶体管特性被改进。
可是，在该干刻蚀装置中，将刻蚀条件设定为与上述情况相同，也就 是说，将反应容器31内的压力设定为10Pa，将氟气的流量设定为100sccm， 将氯气的流量设定为100 1000sccm，从高频电源34施加13.56MHz的高频 电力7O0W,则n型非晶硅膜24及本征非晶硅膜21的刻蚀速率约为1500A /min，基底的由氮化硅构成的栅绝缘膜3的刻蚀速率约为500A/min。因 此，此时的选择比约为3倍，是可实用的。
再者，在上述实施方式中，对在采用非晶硅的薄膜晶体管中，对将在 由氮化硅构成的栅绝缘膜3的上表面形成的本征非晶硅膜21和n型非晶硅 膜24进行干刻蚀的情况进行了说明，但也不限定于此。
例如，在采用多晶硅的薄膜晶体管中，也可以将在氮化硅膜的上表面 形成的多晶硅膜进行干刻蚀。此外，在采用硅的薄膜二极管(TED: Thin Film Diode)中，也可以将在氮化硅膜的上表面形成的硅膜进行干刻蚀。
此外，本发明并不限定于以上的实施例，可以在不脱离本发明的宗旨 的范围内进自由地行变更、改进。
权利要求
1、一种硅膜的干刻蚀方法，其特征在于，通过采用含有氟气及氯气的混合气体的平行平板型的干刻蚀来对硅膜进行干刻蚀。
2、 根据权利要求1所述的硅膜的干刻蚀方法，其特征在于，所述干刻 蚀是利用阴极耦合的干刻蚀。
3、 根据权利要求1所述的硅膜的干刻蚀方法，其特征在于，所述干刻 蚀是利用阳极耦合的干刻蚀。
4、 根据权利要求1所述的硅膜的干刻蚀方法，其特征在于，所述硅膜 形成在氮化硅膜上。
5、 根据权利要求1所述的硅膜的干刻蚀方法，其特征在于，所述混合 气体还含有惰性气体。
6、 根据权利要求1所述的硅膜的干刻蚀方法，其特征在于，所述氯气 与所述氟气的流量比为1 10。
7、 根据权利要求1所述的硅膜的干刻蚀方法，其特征在于，所述氯气 与所述氟气的流量比为1 20。
8、 根据权利要求1所述的硅膜的干刻蚀方法，其特征在于，所述干刻 蚀在1 100Pa的真空气氛下进行。
9、 一种硅膜的干刻蚀方法，其特征在于，其包括以下工序-准备在基板上层叠有硅膜的被加工物；将被加工物搬入到高频电极及对置电极被平行配置的平行平板型的干 刻蚀装置内，将所述被加工物的基板载置在所述高频电极或对置电极中的任何一方上；将所述干刻蚀装置减压，向所述干刻蚀装置内导入氟气及氯气； 对所述高频电极施加高频，从而刻蚀所述硅膜。
10、 根据权利要求9所述的硅膜的干刻蚀方法，其特征在于，准备在 基板上层叠有硅膜的被加工物的工序包括在所述基板上形成氮化硅膜， 在所述氮化硅膜上形成由所述硅膜构成的被加工物。
11、 根据权利要求9所述的硅膜的干刻蚀方法，其特征在于，所述刻 蚀是利用阴极耦合的干刻蚀。
12、 根据权利要求9所述的硅膜的干刻蚀方法，其特征在于，所述刻 蚀是利用阳极耦合的干刻蚀。
13、 根据权利要求9所述的硅膜的干刻蚀方法，其特征在于，所述氟 气在用惰性气体稀释后使用。
14、 根据权利要求9所述的硅膜的干刻蚀方法，其特征在于，所述氯 气与所述氟气的流量比为1 10。
15、 根据权利要求9所述的硅膜的干刻蚀方法，其特征在于，所述氯 气与所述氟气的流量比为1 20。
16、 根据权利要求9所述的硅膜的干刻蚀方法，其特征在于，所述刻 蚀在1 100Pa的真空气氛下进行。
全文摘要
一种硅膜的干刻蚀方法，其特征在于，其包括以下工序准备在基板上层叠有硅膜的被加工物；将被加工物搬入到高频电极及对置电极被平行配置的平行平板型的干刻蚀装置内，将所述被加工物的基板载置在所述高频电极或对置电极中的任何一方上；将所述干刻蚀装置减压，向所述干刻蚀装置内导入氟气及氯气；对所述高频电极施加高频，从而刻蚀所述硅膜。
文档编号C23F1/12GK101315889SQ20081009985
公开日2008年12月3日 申请日期2008年5月30日 优先权日2007年5月30日
发明者登坂久雄 申请人:卡西欧计算机株式会社