JPH08302343A

JPH08302343A - エッチング材料およびエッチング方法

Info

Publication number: JPH08302343A
Application number: JP12892395A
Authority: JP
Inventors: Toshimitsu Konuma; 利光小沼; Takeshi Nishi; 毅西; Misako Nakazawa; 美佐子仲沢
Original assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Current assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Priority date: 1995-04-28
Filing date: 1995-04-28
Publication date: 1996-11-19

Abstract

(57)【要約】【目的】アルミナ含有量の多い低アルカリガラスを基
板として用い、該基板上に形成されたアルミニウムの酸
化物層をエッチングしたあとに該基板表面に突起物の発
生を防止し、再現性良くエッチングすることが可能なエ
ッチャントを提供する。【構成】アルミナ含有量の多い低アルカリガラスを基
板として用い、該基板上にアルミニウムを主成分とする
材料を陽極酸化して形成したアルミニウムの酸化物層を
エッチングする時に、従来のバッファード・フッ酸（Ｂ
ＨＦ）に比べフッ化アンモニウムの濃度を抑えたもので
エッチングを行うことで、基板上に結晶性析出物の発生
を防ぎ、安定な半導体回路を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ガラス等の絶縁基板、
あるいは各種基板上に形成された半導体装置、例えば薄
膜トランジスタ（ＴＦＴ）や薄膜ダイオ−ド（ＴＦ
Ｄ）、またはそれらを応用した薄膜集積回路、特にアク
ティブ型液晶表示装置の作製方法のうち、配線上に形成
した絶縁膜、保護膜の除去方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】液晶表示装置は、軽量薄型の表示装置と
してＴＶ、ワープロ等に多用されている。特に、ＩＣや
ＬＳＩ等の集積回路の製造技術を応用して各表示画素に
薄膜トランジスタ（以後ＴＦＴと記す）等を形成したア
クティブマトリクス型液晶表示装置は良好な画像を表示
することが可能な液晶表示装置として期待されている。

【０００３】アクティブマトリクス型液晶表示装置は、
通常一対のガラス基板間に液晶材料を挟持し、このガラ
ス基板上にＴＦＴが形成されている構成を取る。ＴＦＴ
を形成する基板に求められる条件の一つにアルカリ金属
の溶出が少ないことが挙げられる。これは、従来の青板
ガラスのようにＮａ、Ｋ等が多量に含まれる基板を用い
ると、Ｎａ、Ｋ等のアルカリ金属がＴＦＴ基板作製中に
溶出し、ＴＦＴ特性を大幅に劣化させるからである。こ
のため、一般には上記アルカリ金属の含有量が少ない低
アルカリガラスを使用している。

【０００４】また別の条件として、ＴＦＴ基板作製工程
における熱処理工程の後で、基板の縮みが少ないことが
求められる。何故なら、熱処理工程後の基板の縮みが大
きいとその後のフォトリソグラフィー工程でパターニン
グ用マスクのアライメントマークの位置合わせが困難と
なるためである。このフォトリソグラフィー工程で許容
される基板縮みによるアライメントマークのずれは、２
μｍ以下である。熱処理前後で基板サイズを比較する
と、２μｍという大きさは、１００ｍｍ□では２０ｐｐ
ｍ、５００ｍｍ□に到っては４ｐｐｍである。ＴＦＴ基
板作製工程においては、アモルファスシリコンＴＦＴの
場合、３５０℃３時間、低温ポリシリコンＴＦＴの場
合、６００℃４時間の熱処理を施す必要が有り、このよ
うな熱処理に対して上記の条件を満たすようなガラス基
板が要求される。

【０００５】上記のような（１）低アルカリ含有量、
（２）良好な耐熱性の２点を満たすガラスでアクティブ
マトリクス型液晶表示装置に利用されているものとし
て、コーニング社製＃７０５９、＃１７３７、日本電気
ガラス社製ＮＡ４５等が挙げられる。特に、＃１７３７
は歪点が他のガラスに比べ高いため、熱処理後の縮み量
が少ない基板として期待されている。

【０００６】

【従来技術の問題点】通常ＴＦＴ基板作製工程中、自然
酸化膜除去や酸化珪素、窒化珪素、アルミナ等のエッチ
ングでは、市販の５０％フッ酸と４０％フッ化アンモニ
ウムを１：６から１：１００程度に混合したバッファ−
ドフッ酸（ＢＨＦ）または酢酸を含んだＢＨＦ（ＡＢＨ
Ｆ）を用いる方法が検討されてきた。フッ酸は通常シリ
コン酸化膜除去等に用いられ、フッ化アンモニウムはレ
ジスト剥離防止のために添加される。

【０００７】しかしこれらエッチャントを用いると、上
記＃１７３７基板表面に１〜２０μｍ程度の四角形の規
則的な形状の結晶が析出し、基板が白濁してしまった。
このため、析出部はその他の部分と均等にエッチングさ
れずに、凸部として残ってしまった。このため、その後
の成膜状態が悪くなるなど安定な半導体回路を形成する
ことが困難であった。また、基板の白濁は基板の透過率
を低下させるものであった。

【０００８】また、同様の現象が基板上に形成したアル
ミナ膜を従来のＢＨＦでエッチングしたときにも見られ
た。しかし、低温ポリシリコンＴＦＴ基板用として従来
多用されていた上記＃７０５９はではこの現象は見られ
なかった。

【０００９】ここで、上記現象の発生原因を考察するた
め、表１に＃１７３７と＃７０５９の組成を示した。

【００１０】

【表１】

【００１１】表１に示すように＃１７３７は＃７０５９
に比べ、アルミナ（Ａｌ₂ Ｏ₃ ）の含有量が多い。上記
アルミナ膜をエッチングしたあとにも同様の現象が生じ
たことから、突起物はアルミナが多量に存在する部分に
発生するものと考えられる。

【００１２】一方、エッチャントとして上記ＢＨＦの代
わりにフッ酸を１０倍〜１００倍に純水で希釈したＤＨ
Ｆを用いると、上記突起物は発生しなかった。さらに、
ゲート配線のアルミナ／アルミニウムのＤＨＦのエッチ
ング速度比は１〜２であり、時間制御によってコンタク
ト開孔にも十分使えるものであった。しかし、ＤＨＦで
はエッチング中に基板上に形成したレジストが剥離して
しまい、ＴＦＴ基板作製工程に導入することが出来なか
った。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】本発明が解決しようと
する課題は、低アルカリ、高耐熱性ガラス基板上に形成
された自然酸化膜、酸化珪素、窒化珪素、アルミナ等の
エッチング時に上記に示した突起物の発生がなく、その
結果安定なＴＦＴを再現性良く作製することが可能なエ
ッチャントを提供することである。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明では、従来のＢＨ
Ｆの成分であるフッ化アンモニウムの濃度を抑えた比率
のエッチング材料で、アルミナ含有量の多い基板上に形
成したアルミナ及び酸化珪素、窒化珪素膜のエッチング
を行うものである。

【００１５】より具体的には、主要な構成は少なくとも
フッ酸とフッ化アンモニウムとを含む水溶液で、重量比
で水溶液全体を１００、水溶液中のフッ酸の割合をｘ、
フッ化アンモニウムをｙ、水を１００−ｘ−ｙとしたと
き、ｙ＜−２ｘ＋１０（０＜ｘ≦５、０＜ｙ≦１０）を満たすような範囲の混合比となっていることを特徴と
するエッチング材料にてエッチングを行う。フッ酸は市
販の５０％フッ化水素酸であり、フッ化アンモニウムは
４０％のフッ化アンモニウム水溶液である。また、この
溶液に界面活性剤が入っていても構わない。

【００１６】図１に示すのは、アルミナ混合量の多い、
低アルカリガラス基板上にＴＦＴを形成する工程であ
る。まず（Ａ）において、基板１０１上に下地酸化膜１
０２形成後活性層１０３、１０４、１０５を形成する。
次に、酸化珪素などよりなるゲート絶縁膜１０６を形成
する。次にアルミニウム等よりなるゲート電極１０７、
１０８、１０９、１１０を形成し、エッチング後ゲート
電極上に陽極酸化膜を形成した。陽極酸化膜を形成した
のちゲート線と陽極酸化用配線を分断する際に上記エッ
チャントを用いる事ができる。さらに、上記エッチャン
トは酸化珪素或いは窒化珪素等からなる層間絶縁膜に対
してコンタクトホールを開孔させるとき等にも使用する
ことができる。このエッチャントを用いた場合には基板
表面には析出物の発生は見られなかった。

【００１７】

【作用】従来のＢＨＦの成分であるフッ化アンモニウム
の濃度を抑えた比率のものをエッチャントとして用いる
ことにより、基板上に突起物の発生が無くエッチングす
る事が可能である。

【００１８】図８には、アルミナを多量に含む基板上に
形成したアルミナ等を、水溶液中にフッ酸、フッ化アン
モニウムを含むエッチャントにてエッチングする場合
に、フッ酸及びフッ化アンモニウムの混合比によって、
良好なエッチングを行える範囲と、基板上の析出物の発
生する範囲を重量比で示した。図に示したのは、水溶液
全体を１００として、水溶液中のフッ酸（横軸）及びフ
ッ化アンモニウム（縦軸）の各比率を変えた場合、析出
物が無い場合と発生する場合の範囲である。本発明に述
べる析出物の発生にはフッ化アンモニウムが関与したア
ルミナ（アルミ）の反応生成物の生成速度と水に対する
溶解度が関係しているものと考えられる。図８の斜線の
領域は、反応生成物の発生速度より溶解性の方が勝って
おり、このような範囲がエッチャントとして適切な範囲
であり、被エッチング面の平滑性を向上させることがで
きる。また、それ以外の領域は反応生成物の発生速度の
方が勝っていると考えられる。この範囲では反応生成物
は上述の析出物として発生してしまう。

【００１９】

【実施例】

〔実施例１〕本実施例を図１、図３、図４、図５を用い
て説明する。本実施例は図３に示されるような構成を有
するモノリシック型アクティブマトリクス回路を用いた
液晶ディスプレーに関する。図１、図４はゲイトドライ
バーとゲイト線の境界付近および画素ＴＦＴの部分を中
心に示したものであり、図３に示されるように、ゲイト
ドライバーの最終段は、バッファーとしてＣＭＯＳイン
バータが設けられている。この例に限らず、一般的にゲ
イト線はゲイトドライバーの最終段のＴＦＴのソース／
ドレインに接続され、ゲイト電極に接続されることはな
い。

【００２０】また、本実施例のアクティブマトリクス回
路の概観は図５（Ａ）に示すようになる。以下、本実施
例のモノリシック型アクティブマトリクス回路を得る作
製工程について、図１および図４を用いて説明する。ま
ず、基板（コーニング＃１７３７、１００ｍｍ×１００
ｍｍ×１．１ｍｍ^t）１０１を作製工程中の熱収縮を低
減させるため７１０℃、４時間熱アニールした。この熱
アニールにより基板は１３００ｐｐｍ収縮した。次に基
板１０１上に下地酸化膜１０２として厚さ１０００〜３
０００Å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やプラズマＣ
ＶＤ法を用いればよい。

【００２１】その後、プラズマＣＶＤ法やＬＰＣＶＤ法
によってアモルファス状もしくは結晶性のシリコン膜を
３００〜１５００Å、好ましくは５００〜１０００Å形
成した。結晶性シリコン膜を得るには、アモルファスシ
リコン膜を形成した後、レーザーもしくはそれと同等な
強光を照射する（光アニール）か、５００℃以上の温度
で長時間の熱アニールをおこなえばよい。また、熱アニ
ールによって結晶化させたのち、光アニールをおこなっ
て、さらに結晶性を高めてもよい。また、熱アニールに
よる結晶化の際に、特開平６−２４４１０３、同６−２
４４１０４に記述されているように、ニッケル等のシリ
コンの結晶化を促進させる元素（触媒元素）を添加して
もよい。なお、本実施例の基板では、この熱アニールに
よる縮みは１０ｐｐｍであり、後のアライメント工程で
の不具合はなかった。

【００２２】次にシリコン膜をエッチングして、周辺駆
動回路のＴＦＴ活性層１０３、１０４とマトリクス回路
のＴＦＴ活性層１０４を形成した。さらに、酸素雰囲気
中でのスパッタ法によって、厚さ５００〜２０００Åの
酸化珪素のゲイト絶縁膜１０６を形成した。ゲイト絶縁
膜の形成方法としては、プラズマＣＶＤ法を用いてもよ
い。

【００２３】本発明においてはゲイト絶縁膜は耐圧が十
分に高いことが好ましい。これは陽極酸化工程の際に、
ゲイト電極とシリコン活性層の間に高い電界が印加され
るためである。したがって、プラズマＣＶＤ法によって
得られる酸化珪素膜によってゲイト絶縁膜を形成する場
合には、原料ガスとして、一酸化二窒素（Ｎ₂ Ｏ）もし
くは酸素（Ｏ₂ ）とモンシラン（ＳｉＨ₄ ）を用いるこ
とが好ましかった。（図１（Ａ））

【００２４】その後、厚さ２０００Å〜５μｍ、好まし
くは２０００〜６０００Åのアルミニウム膜（０．１〜
０．５重量％のスカンジウムを含有する）をスパッタ法
によって基板全面に形成した。そして、これをエッチン
グして、ゲイト電極もしくはゲイト線１０７、１０８、
１０９（１０９’）、１１０（１１０’）および陽極酸
化用の配線１２９を形成した。ゲイト線１０９（１０
９’）は全て陽極酸化用の配線１２９につながるように
設計した。

【００２５】一方、周辺論理回路のゲイト電極１０７、
１０８は陽極酸化用の配線（給電線）１２９とは電気的
に絶縁されるようにした。（図１（Ｂ）、図４（Ａ））その後、基板を電解溶液中に置き、陽極酸化用配線に電
流を通じてゲイト線１０９（１０９’）およびゲイト電
極１１０（１１０’）の陽極酸化をおこなった。この時
電解溶液として、３％の酒石酸を含有するエチレングリ
コール溶液をアンモニア水で中和したものを用いた。

【００２６】陽極酸化工程においては図５（Ｂ）に示す
ように陽極酸化用配線１２９を鰐口クリップ等の給電ク
リップではさむことによって電流を供給した。この結
果、陽極酸化用の配線１２９につながるゲイト線１０９
（１０９’）やゲイト電極１１０（１１０’）の上面お
よび側面に陽極酸化物被膜１１１、１１２が得られた。
本実施例では１２０Ｖの電圧を印加し、１７００Åとし
た。

【００２７】このようにほぼ中性の溶液での陽極酸化に
よって得られる陽極酸化物は緻密で硬く、耐圧も高い。
耐圧は陽極酸化時に印加した最高電圧の７０％以上であ
る。このような陽極酸化物はバリヤ型陽極酸化物と呼ば
れる。（図１（Ｃ））

【００２８】次に、ゲイト線と陽極酸化用配線１２９の
境界部分のみをエッチングできるようレジストを形成
し、下記のエッチャントを用いて分断エッチングを行っ
た。エッチャントとしてはフッ酸：フッ化アンモニウ
ム：純水＝３：２：１００の体積比（エッチャント中の
重量比フッ酸０．９６８％、フッ化アンモニウム０．５
１６％）で混合した溶液を用いた。エッチング時間は室
温２２℃で、１１秒、３０％のオーバーエッチングを行
った。上記比率のエッチャントを用いたことにより、こ
の基板上を顕微鏡で観察したところ基板及びアルミナ表
面上には前述の析出物は見られなかった。エッチング
後、溝１３０が形成されたことにより、ゲイト線と陽極
酸化用配線１２９を切断された。（図４（Ｂ））

【００２９】その後、イオンドーピング法によって、各
ＴＦＴの島状シリコン膜中に、ゲイト電極部（すなわち
ゲイト電極やその周囲の陽極酸化膜）をマスクとして自
己整合的に不純物を注入した。この際には、最初に全面
にフォスフィン（ＰＨ₃ ）をドーピングガスとして燐を
注入し、その後、図の島状領域１０３だけをフォトレジ
ストで覆って、ジボラン（Ｂ₂ Ｈ₆ ）をドーピングガス
として、島状領域１０４および１０５に硼素を注入し
た。ドーズ量は、燐は４×１０¹⁴〜４×１０¹⁵原子／ｃ
ｍ² 、硼素は１〜８×１０¹⁵原子／ｃｍ² とし、硼素の
ドーズ量が燐を上回るように設定した。この結果、Ｎ型
領域１１３、Ｐ型領域１１４、１１５が形成された。
（図１（Ｄ））

【００３０】その後、ＫｒＦエキシマーレーザー（波長
２４８ｎｍ、パルス幅２０ｎｓｅｃ）を照射して、上記
不純物領域の導入によって、結晶性の劣化した部分の結
晶性を改善させた。レーザーのエネルギー密度は２００
〜４００ｍＪ／ｃｍ² 、好ましくは２５０〜３００ｍＪ
／ｃｍ² とした。この結果、Ｎ型およびＰ型領域が活性
化された。これらの領域のシート抵抗は２００〜８００
Ω／□であった。

【００３１】その後、全面に層間絶縁物１１６として、
プラズマＣＶＤ法によって窒化珪素膜を厚さ５００Å、
及び酸化珪素膜を厚さ９０００Åで形成し多層膜とし
た。そして、層間絶縁物１１６をウェットエッチング法
によってエッチングした。層間絶縁膜１１６のエッチン
グには、エッチャントとしてＬＬ１０：１（橋本化成製
界面活性剤入り）を用いた。エッチング時間は５分４５
秒であった。このようにして、Ｎ型領域、Ｐ型領域にコ
ンタクトホール１１７、１１８、１１９を形成した。ま
た、同時にゲイト電極・ゲイト線にホール１２０を形成
した。ただし、この段階では陽極酸化物１１１がバリヤ
となって、エッチングが中断し、ゲイト線には到達して
いない。（図１（Ｅ）、図４（Ｃ））

【００３２】その後、再度、フォトリソ法により、先の
工程によって形成したホール１２０の中にコンタクトホ
ールのパターンを形成し、上記分断エッチングを行った
のと同じ比率のエッチャントを用いて、エッチングをお
こない、コンタクトホール１２１を形成した。エッチン
グ時間は２分３３秒で、２０％のオーバーエッチングを
行った。（図１（Ｆ）、図４（Ｄ））

【００３３】その後、スパッタ法によって、厚さ５００
〜１０００Åのチタン膜を形成し、さらに厚さ６０００
〜８０００Åのアルミニウム膜を形成した。アルミニウ
ム膜にはヒロック防止のため２％スカンジウムを含む。
次にこれをアンモニア過水（過酸化水素：アンモニア：
水＝５：２：２）で４０℃にて１０秒、次にアルミ混酸
（燐酸＋酢酸＋硝酸）で３５℃にてエッチングして、周
辺回路の電極・配線１２２、１２３、１２４およびソー
ス線１２５、画素ＴＦＴの電極１２６を形成した。配線
１２３はゲイト線１０９と接続するようにした。（図４
（Ｅ））

【００３４】さらに、スパッタ法で成膜した厚さ５００
〜１５００ÅのＩＴＯ（インディウム錫酸化物）膜をエ
ッチングして、画素電極１２７を形成した。最後に、プ
ラズマＣＶＤ法によって、厚さ１０００〜３０００Åの
窒化珪素膜１２８をパッシベーション膜として形成し
た。このようにして、周辺論理回路とアクティブマトリ
クス回路を一体化して形成できた。（図１（Ｇ））

【００３５】〔実施例２〕本実施例も液晶ディスプレー
用のモノリシック型アクティブマトリクス回路である。
本実施例の作製工程を図２に示す。本実施例の回路配置
等は図３〜図５を参考とするとよい。本実施例の周辺回
路はＣＭＯＳ回路を採用したが、簡単のため、図２にお
いては周辺回路ＴＦＴとしてはＮＴＦＴのみを示す。図
２においては、左側が周辺論理回路を、右側がマトリク
ス回路を代表して示す。

【００３６】ガラス基板２０１は実施例１と同様コーニ
ング社製＃１７３７を使用した。まず、ガラス基板２０
１を実施例１と同様に７１０℃、４時間熱アニールし
た。次にガラス基板２０１にプラズマＣＶＤ法によって
厚さ２０００Åの下地酸化珪素膜２０２を成膜した。プ
ラズマＣＶＤ法の原料ガスとしてはモノシラン（ＳｉＨ
₄ ）と一酸化二窒素（Ｎ₂ Ｏ）を用い、成膜時の基板温
度は３８０〜５００℃、例えば、４３０℃とした。この
ようにして成膜した酸化珪素膜２０２は比較的エッチン
グレートが低く、固い膜であった。これは原料ガスに一
酸化二窒素を用いたため、膜中に窒素が１〜１０％含有
される酸化窒化珪素膜となったためである。典型的なエ
ッチングレートは、実施例１の分断エッチングで用いた
エッチャントによる２３℃でのエッチングレートが２０
０〜６００Å／分であった。

【００３７】その後、プラズマＣＶＤ法によって厚さ５
００Åのアモルファスシリコン膜を成膜した。さらに、
酸化雰囲気において５５０℃で１時間熱アニールするこ
とにより、アモルファスシリコン膜の表面に極めて薄い
（４０〜１００Åと推定される）酸化珪素膜を形成し
た。そして、スピンコーティング法によって酢酸ニッケ
ルの極めて薄い膜４５を形成した。ここでは、１〜１０
０ｐｐｍの酢酸ニッケル水溶液を用いた。先にアモルフ
ァスシリコン膜表面に薄い酸化珪素膜を形成したのは，
水溶液がアモルファスシリコン表面に均一にゆきわたる
ようにするためである。（図４（Ａ））

【００３８】次に、窒素雰囲気中、５５０℃、４時間の
熱アニールをおこなった。酢酸ニッケルは４００℃程度
で分解してニッケルとなるが、酢酸ニッケル薄膜がアモ
ルファスシリコン膜に実質的に密着しているため、ニッ
ケルがこの熱アニール工程によってアモルファスシリコ
ンに侵入して、これを結晶化せしめ、結晶性シリコン領
域となった。

【００３９】その後、シリコン膜にＸｅＣｌエキシマー
レーザー光（波長３０８ｎｍ）を照射した。本実施例で
は、レーザーのエネルギー密度は２５０〜３００ｍＪ／
ｃｍ² とした。この結果、結晶性シリコンの結晶性はさ
らに向上した。さらに、レーザー照射による応力歪みを
緩和するために、再び、熱アニールをおこなった。本実
施例では、５５０℃、４時間の熱アニールとした。その
後、シリコン膜をエッチングして島状の活性層２０３、
２０４を形成した。そして、スパッタ法によって，厚さ
１２００Åの酸化珪素膜２０５をゲイト絶縁膜として形
成した。

【００４０】さらに、スパッタ法によって厚さ４０００
Åのアルミニウム膜（０．２〜０．３重量％のスカンジ
ウムを含有する）を形成した。そしてその表面を、３％
の酒石酸を含有するエチレングリコール溶液をアンモニ
ア水で中和した電解溶液中で、電圧を１０Ｖ印加して陽
極酸化することにより、厚さ１００〜３００Åの酸化ア
ルミニウム膜（図示せず）を形成した。酸化アルミニウ
ム膜の存在により、フォトレジストとの密着性が良く、
また、フォトレジストからの電流のリークを抑制するこ
とにより、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有効であった。

【００４１】そして、フォトレジスト（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。これをパターニング、エッチングし
て、ゲイト電極２０９、２１１、ゲイト線２１０を形成
した。周辺回路のゲイト電極２０９とゲイト線２１０お
よびマトリクス回路のゲイト電極２１１とは電気的に絶
縁させた。エッチングに用いたフォトレジストのマスク
２０６、２０７、２０８はそのまま残した。（図２
（Ａ））

【００４２】次に、フォトレジストのマスクを付けたま
まゲイト線２１０（すなわち、ゲイト電極２１１）に電
流を通じ、多孔質陽極酸化をおこない、ゲイト線、ゲイ
ト電極の側面に多孔質陽極酸化物２１２、２１３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、１０〜３０Ｖの一定電流をゲイト電極に印加す
ればよい。

【００４３】本実施例ではｐＨ＝０．９〜１．０のシュ
ウ酸溶液（３０℃）中で電圧を１０Ｖとし、２０〜４０
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。このような酸性溶液において陽極酸化
をおこなうと多孔質の陽極酸化物が生成する。本実施例
では多孔質陽極酸化物の厚さは３０００〜１００００
Å、例えば、５０００Åとした。（図２（Ｂ））

【００４４】さらに、今度はフォトレジストのマスクを
剥離して、実施例１と同様にゲイト線２１０に電流を流
し、バリヤ型陽極酸化をおこない、ゲイト線、ゲイト電
極の側面と上面に緻密なバリヤ型陽極酸化物被膜２１
４、２１５を厚さ１２００Å形成した。（図２（Ｃ））

【００４５】次に、多孔質陽極酸化物２１２、２１３を
マスクとしてドライエッチング法によって酸化珪素膜２
０５をエッチングし、ゲイト絶縁膜２１７、２１８を形
成した。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、シリコ
ンと酸化珪素の選択比を十分に大きくすることによっ
て、活性層を過剰に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２
０５のみがエッチングされる。また、多孔質陽極酸化物
２１２、２１３の下の酸化珪素膜２１７、２１８はエッ
チングされずに残った。（図２（Ｄ））

【００４６】さらに、燐酸、酢酸、硝酸の混合溶液（ア
ルミ混酸）を用いて多孔質陽極酸化物のみをエッチング
した。アルミ混酸は多孔質陽極酸化物はエッチングする
が、バリヤ型陽極酸化物被膜２１４、２１５はほとんど
エッチングしない。ただし、アルミニウムをエッチング
するので、周辺回路部のゲイト電極を保護するために、
周辺回路部にはフォトレジストでマスクした。このた
め、実施例１の場合に比較するとフォトリソ工程が１つ
追加される。しかしながら、周辺回路部の集積度を上げ
られる点は実施例１と同じである。

【００４７】そして、このゲイト絶縁膜を用いてイオン
ドーピング法によって活性層に不純物（燐と硼素、図で
はＮＭＯＳのみが示されているが、実際には硼素のドー
ピングもおこなわれた）を導入した。燐のドーピングを
例に取ると、まず、１０〜３０ｋｅＶの比較的低い加速
電圧で５×１０¹⁴〜５×１０¹⁵原子／ｃｍ² の比較的高
いドーズ量で燐イオンを注入した。この際には、加速電
圧が低いため、イオンの侵入深さが浅く、シリコンが露
出している領域２１９、２２０を中心として燐が注入さ
れた。

【００４８】次に、６０〜９５ｋｅＶの比較的高い加速
電圧で１×１０¹²〜１×１０¹⁴原子／ｃｍ² の比較的低
いドーズ量で燐イオンを注入した。この際には、加速電
圧が高いため、イオンが深くまで侵入し、ゲイト絶縁膜
で覆われている領域２２１にも燐が注入された。

【００４９】この結果、高濃度の燐がドーピングされた
領域２１９、２２０と低濃度の燐がドーピングされた領
域２２１が形成された。すなわち、画素ＴＦＴに関して
は、いわゆる２重ドレイン構造とすることができた。硼
素についても同様におこなえばよい。また、ドーピング
後の不純物の活性化についても実施例１と同様にレーザ
ーアニールによっておこなった。（図２（Ｅ））

【００５０】その後、第１の層間絶縁物として、プラズ
マＣＶＤ法によって厚さ２００Åの酸化珪素膜と厚さ４
０００Åの窒化珪素膜の多層膜２２２を堆積し、これを
実施例１の分断エッチングにて使用したエッチャントに
同じものを使用してエッチングして、コンタクトホール
２２３、２２４、２２５、２２６、２２７を形成した。
（図２（Ｆ））。この時基板表面には析出物の発生は見
られなかった。そして、スパッタ法によって、チタン５
００Å／アルミニウム４０００Å／チタン５００Åの３
層金属膜を堆積し、これをエッチングして、電極・配線
２２８、２２９、２３０、２３１を形成した。

【００５１】さらに、第２の層間絶縁物として、プラズ
マＣＶＤ法によって厚さ２０００Åの酸化珪素膜２３２
を堆積し、画素ＴＦＴのドレイン側電極２３１にコンタ
クトホールを形成して、ＩＴＯによる画素電極２３３を
形成した。このようにして、モノリシック型アクティブ
マトリクス回路を形成することができた。（図２
（Ｇ））

【００５２】〔実施例３〕本実施例も液晶ディスプレー
用のモノリシック型アクティブマトリクス回路である。
本実施例の作製工程の断面図を図６に、また、上面図を
図７にそれぞれ示す。図６においては、左側が周辺論理
回路を、右側がマトリクス回路を代表して示す。

【００５３】他の実施例と同様に、ガラス基板３０１を
７１０℃、４時間熱アニール後、ガラス基板３０１に厚
さ２０００Åの下地酸化珪素膜３０２、結晶性の島状シ
リコン領域３０３、３０４、ゲイト絶縁膜として、厚さ
１５００Åの酸化珪素膜、アルミニウム（０．２重量％
のスカンジウムを含有する）のゲイト電極３０６、３０
７、３０９とゲイト線３０８を形成した。実施例２と同
様にゲイト電極・ゲイト線の上面には厚さ１００〜３０
０Åの酸化アルミニウム膜（図示せず）を形成し、絶縁
性を高めた。図７（Ａ）に示すようにゲイト線３０８と
ゲイト電極３０９は一体であり、陽極酸化用の配線３２
５に接続されている。（図６（Ａ）、図７（Ａ））

【００５４】次に、公知のフォトリソグラフィー工程に
よってフォトレジストのマスク３１０を形成した。マス
ク３１０はＮ型不純物のドーピングマスクでもあるが、
選択的な陽極酸化をおこなうためにも使用する。このた
め、ゲイト線３０８のうち、上層の配線とコンタクトを
設ける部分は、マスク３１０で被覆されるようにした。
（図６（Ｂ））

【００５５】そして、実施例１と同様にゲイト線３０８
（＝陽極酸化用配線３２５）に電流を流し、バリヤ型陽
極酸化をおこない、ゲイト線、ゲイト電極の側面と上面
に緻密なバリヤ型陽極酸化物被膜３１１、３１２を厚さ
２０００Å形成した。当然のことながら、周辺論理回路
のＴＦＴのゲイト電極には陽極酸化物は形成されない。
（図６（Ｃ）、図７（Ｂ））

【００５６】次に、マスクはそのままで、イオンドーピ
ング法によって活性層にＮ型不純物（燐）を導入し、Ｎ
型不純物領域３１３、３１４を形成した。条件は実施例
１と同様とした。（図６（Ｄ））次に、Ｐ型不純物をドーピングするためのマスク３１５
を形成し、同じくイオンドーピング法によって、Ｐ型不
純物（硼素）を導入し、Ｐ型不純物領域３１６を形成し
た。条件は実施例１と同様とした。なお、硼素が燐より
も低濃度となるようにドーピング条件を調整すれば、こ
のドーピングに際しては、マスク３１５を用いることな
くドーピングできる。（図６（Ｅ）、図７（Ｃ））

【００５７】その後、第１の層間絶縁物として、プラズ
マＣＶＤ法によって厚さ４０００Åの窒化珪素膜３１７
を堆積し、これを実施例１の分断エッチングにて使用し
たものと同じエッチャントを使用してウエットエッチン
グ法によってエッチングして、コンタクトホールを形成
した。本実施例では、ゲイト線に上層の配線とのコンタ
クトを設ける部分には陽極酸化物が存在しないので、通
常のエッチング工程・条件が使用できた。また、基板表
面には析出物の発生はなかった。

【００５８】さらに、スパッタ法によって、チタン５０
０Å／アルミニウム４０００Å／チタン５００Åの３層
金属膜を堆積し、これをアンモニア過水（過酸化水素：
アンモニア：水＝５：２：２）で４０℃にて、次にアル
ミ混酸（燐酸＋酢酸＋硝酸）で３５℃にてそれぞれエッ
チングして、電極・配線３１８、３１９、３２０、３２
１、３２２を形成した。さらに、第２の層間絶縁物とし
て、プラズマＣＶＤ法によって厚さ２０００Åの酸化珪
素膜３２３を堆積し、実施例１の分断パターニングで用
いたものと同じエッチャントを用いて酸化珪素膜３２３
をエッチングし、画素ＴＦＴのドレイン側電極にコンタ
クトホールを形成して、ＩＴＯによる画素電極３２４を
形成した。このようにして、モノリシック型アクティブ
マトリクス回路を形成することができた。（図６
（Ｆ）、図７（Ｄ）））

【００５９】陽極酸化用配線３２５とゲイト線３０８
は、液晶パネル組み立ての際の静電破壊を防止するため
に、アクティブマトリクス回路を液晶パネルに組み終わ
るまで接続したままとした。そして、最後に、点３２６
において、陽極酸化用配線３２５とゲイト線３０８をレ
ーザー光（Ｎｄ：ＹＡＧ第２高調波）を走査照射するこ
とによって溶断した。この工程でレーザー光を用いたの
は、機械的な手段では静電を発生させるおそれがあるた
めである。以上のようにしてアクティブマトリクス回路
型の液晶パネルを完成させた。

【００６０】

【発明の効果】アルミナを多量に含むガラス基板上に形
成された、アルミニウムまたはアルミニウムを主成分と
する酸化物をエッチングするためのエッチャント（エッ
チング材料）として、フッ酸、フッ化アンモニウムを主
成分とし、且つフッ化アンモニウムの成分を抑えたＢＨ
Ｆを用いるため、前述の結晶物の析出がなくエッチング
することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１の作製工程を示す。

【図２】実施例２の作製工程を示す。

【図３】モノリシック型アクティブマトリクス回路の
ブロック図を示す。

【図４】実施例１の作製工程を示す。

【図５】モノリシック型アクティブマトリクス回路の
概要と陽極酸化法を示す。

【図６】実施例３の作製工程を示す。

【図７】実施例３の作製工程を示す。

【図８】アルミナを多量に含むガラス基板上にアルミ
ナ等を形成し、エッチングを行ったとき良好なエッチン
グ状態を示す、エッチャントの成分の範囲を示す。

【符号の説明】１０１基板１０２下地膜１０３〜１０５活性層（シリコン）１０６ゲイト絶縁膜（酸化珪素）１０７〜１１０ゲイト電極・ゲイト線１１１、１１２陽極酸化物１１３〜１１５Ｎ／Ｐ型領域１１６層間絶縁物１１７〜１１９コンタクトホール１２０ホール１２１コンタクトホール１２２〜１２６金属配線・電極１２７画素電極１２８パッシベーション膜１２９陽極酸化用配線１３０陽極酸化用配線とゲイト線の分断部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくともフッ酸とフッ化アンモニウムと
を含む水溶液で、重量比で水溶液全体を１００、水溶液
中のフッ酸の割合をｘ、フッ化アンモニウムをｙ、水を
１００−ｘ−ｙとしたとき、ｙ＜−２ｘ＋１０（０＜ｘ≦５、０＜ｙ≦１０）を満たすような範囲の混合比となっていることを特徴と
するエッチング材料。
【請求項２】少なくともフッ酸とフッ化アンモニウムと
を含む水溶液で、重量比で水溶液全体を１００、水溶液
中のフッ酸の割合をｘ、フッ化アンモニウムをｙ、水を
１００−ｘ−ｙとしたとき、ｙ＜−２ｘ＋１０（０＜ｘ≦５、０＜ｙ≦１０）を満たすような範囲の混合比となっているエッチング材
料を用い、酸化アルミニウムを多量に含有する基板上に
形成された、アルミニウムを主成分とする材料表面に形
成されたアルミニウムの酸化物層をエッチングすること
を特徴とするエッチング方法。