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Dokumentenidentifikation DE69330241T2 18.10.2001
EP-Veröffentlichungsnummer 0600664
Titel Trocken-Ätz-Verfahren für eine Silizium-Dünnschicht
Anmelder Sharp K.K., Osaka, JP
Erfinder Sakurai, Takehisa, Kusatsu-shi, Shiga-ken, JP;
Ujimasa, Hitoshi, Higashiosaka-shi, Osaka, JP;
Kawai, Katsuhiro, Yamatotakada-shi, Nara-ken, JP;
Ban,Atsushi, Kabuto-dai, JP;
Kajitani, Masaru, Osaka-shi, Osaka, JP;
Katayama, Mikio, Ikoma-shi, Nara-ken, JP
Vertreter Patentanwälte MÜLLER & HOFFMANN, 81667 München
DE-Aktenzeichen 69330241
Vertragsstaaten DE, FR, GB
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 25.11.1993
EP-Aktenzeichen 933094005
EP-Offenlegungsdatum 08.06.1994
EP date of grant 23.05.2001
Veröffentlichungstag im Patentblatt 18.10.2001
IPC-Hauptklasse H01L 21/321
IPC-Nebenklasse H01L 21/336   

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft ein Trockenätzverfahren, das an einer Siliciumdünnschicht eines Dünnschichttransistors angewandt wird, der auf einem isolierenden Film oder einem Halbleitersubstrat ausgebildet ist, das eine integrierte Halbleiterschaltung und ein Flüssigkristalldisplay bildet.

Dünnschichttransistoren (nachfolgend als "TFT" (Thin Film Transistor) bezeichnet) werden in Flüssigkristalldisplays und integrierten Halbleiterschaltungen in weitem Umfang als Schaltelemente verwendet. Als den TFT bildende Halbleiterschicht wird eine eigenleitende Polysiliciumdünnschicht (nachfolgend als "i-Schicht" bezeichnet) verwendet. Häufig werden als Source- und Drain-Elektroden, die den TFT aufbauen, Metallfilme verwendet. Jedoch ist der Grenzflächenwiderstand (Kontaktwiderstand) zwischen Metallfilmen und i-Schichten hoch. Demgemäß wird in einem TFT eine n&spplus;-Polysiliciumdünnschicht (nachfolgend als "n&spplus;-Schicht" bezeichnet) mit kleinem Widerstand als Kontaktschicht zwischen der i-Schicht und der Sourceelektrode sowie zwischen der i-Schicht und der Drainelektrode hergestellt. Beim Herstellen eines derartigen TFT werden eine i-Schicht und eine n&spplus;-Schicht aufeinanderfolgend hergestellt und dann strukturiert. Zum Strukturieren der n&spplus;-Schicht zum Erzeugen eines Kanalabschnitts ist es erforderlich, diese n&spplus;-Schicht selektiv zu ätzen. Herkömmlicherweise gehören zu Verfahren zum selektiven Ätzen einer n&spplus;-Schicht ein Nass- und ein Trockenätzen. Beim Nassätzverfahren wird ein mit Wasser oder Essigsäure verdünntes Fluorwasserstoffsäure/Salpetersäure-Gemisch verwendet. Das Trockenätzverfahren verwendet ein Ätzgas aus Sauerstoff, Tetrachlorkohlenstoff und Freon-14. Jedoch zeigt das Nassätzverfahren den Nachteil, dass bei niedriger Verdünnung des Ätzmittelgemischs die Ätzrate zunimmt und auf der zu ätzenden Polysiliciumdünnschicht Rückstände (Oxidhäute) gebildet werden, was die Steuerbarkeit des Ätzvorgangs und die Gleichmäßigkeit der Ätzrate beeinträchtigt. Im Gegensatz dazu ist das Trockenätzverfahren sowohl hinsichtlich der Steuerbarkeit als auch der Gleichmäßigkeit überlegen. Jedoch zeigt das Trockenätzverfahren den Nachteil, dass die Verwendung von Tetrachlorkohlenstoffgas durch die Freonregulierungen im Jahr 1996 verboten werden wird.

Mit zwei Vorschlägen zum Trockenätzen wurde versucht, den herkömmlichen Ablauf zu verbessern. Gemäß dem, was von Baldi & Beardo in J. Appl. Phys. 57 (6), 15. März 1985 auf der Seite 2221 beschrieben ist, wird selektives Ätzen von n-dotiertem Polysilicium gegenüber undotiertem Polysilicium mit einem CF&sub4;/CF&sub3;Cl/O&sub2;-Plasma erzielt. Es zeigte sich, dass die Ätzrate mit CF&sub3;Cl/CF&sub4; zunahm, jedoch bis zu 20% C&sub3;Cl keine Selektivitätsverbesserung auftrat. Dies legt es nahe, dass die Selektivität hauptsächlich durch CF&sub4; bestimmt ist, wobei jedoch das berichtete Selektivitätsverhältnis von 1, 2 für praktische Zwecke sehr niedrig ist. Beim durch Mogab und Levinstein in J. Vac. Sci. Technol. 17(3), Mai/Juni 1980 auf der Seite 271 beschriebenen Verfahren wird selektives Ätzen unter Verwendung von C&sub2;F&sub6; und Cl&sub3; erzielt. In diesem Artikel sind der Einfluss der Chlorkonzentration auf die Ätzrate und die Selektivität untersucht, und es ist die Schlussfolgerung getroffen, dass bis zu einer Konzentration von 20% die Selektivität unbeeinflusst war, was sich im Wesentlichen in Übereinstimmung mit Baldi und Beardo befindet. Oberhalb von 20% Chlor nahmen jedoch die Ätzrate und die Selektivität mit der Chlorkonzentration schnell bis zu einem Verhältnis von 15 bei 90% Chlor zu.

Die Erfindung versucht, ein Trockenätzverfahren zum selektiven Ätzen einer n&spplus;-Schicht unter Verwendung eines Gases zu schaffen, das frei von Einschränkungen gemäß den Freon-Regulierungen ist, wobei die Ätzrate gleichmäßig ist und der Ätzvorgang leicht kontrolliert werden kann.

Gemäß der Erfindung ist Folgendes geschaffen: ein Verfahren zum reaktiven Ionenätzen von n-Polysilicium, das auf einer eigenleitenden Polysiliciumschicht hergestellt wurde, mit einem Trockenätzen des n-Polysiliciums unter Verwendung eines Ätzgases, das durch CF&sub4; und ein Gas gebildet ist, das aus Chlorwasserstoff und Chlor, möglicherweise mit einer Zumischung von Sauerstoff, ausgewählt ist, wobei die Konzentration von CF&sub4; im Ätzgas die folgende ist:

- 67 Mol% oder mehr bezogen auf CF&sub4; und Chlorwasserstoff oder Chlor, wenn das Ätzgas aus CF&sub4; und Chlorwasserstoff oder Chlor besteht; oder

- 58 Mol% oder mehr bezogen auf CF&sub4; und Chlorwasserstoff oder Chlor, wenn das Ätzgas aus CF&sub4; und Chlorwasserstoff oder Chlor sowie Sauerstoff besteht;

- um dadurch das n-Polysilicium in Bezug auf das eigenleitende Polysilicium selektiv zu ätzen.

Gemäß der Erfindung ist auch Folgendes geschaffen: ein Verfahren zum Herstellen eines Dünnschichttransistors mit einer Gateelektrode, einer einen Kanalabschnitt bildenden Halbleiterschicht, die durch einen Gateisolierfilm elektrisch von der Gateelektrode getrennt ist, einem Paar Kontaktschichten mit Kontakt zur den Kanalabschnitt bildenden Halbleiterschicht, einer Sourceelektrode mit Kontakt mit einer der Kontaktschichten und einer Drainelektrode mit Kontakt mit der anderen Kontaktschicht, mit den folgenden Schritten:

- Herstellen einer eigenleitenden Polysiliciumschicht auf dem Gateisolierfilm;

- Herstellen einer n-Polysiliciumschicht auf der eigenleitenden Siliciumschicht und

- Herstellen des Paars Kontaktschichten durch selektives reaktives Ionenätzen eines Teils der n-Polysiliciumschicht durch das obige Verfahren. Beim erfindungsgemäßen Verfahren beträgt der Druck des Ätzgases vorzugsweise 53 Pa (400 mTorr) oder mehr. Ferner enthält das Ätzgas vorzugsweise Sauerstoff mit geeigneterweise einer Konzentration von 12 Mol% oder weniger.

Geeigneterweise beträgt die Aktivierungsenergie der n-Polysiliciumschicht 0,2 eV oder weniger, vorzugsweise 0,1 eV. (In der Beschreibung entspricht ein Elektronenvolt (eV) 1,6 ·10&supmin;¹&sup9; Joule (J)).

Das erfindungsgemäße Verfahren verfügt über den Vorteil der Verwendung eines Ätzgases, das Chlorwasserstoff/Chlor und CF&sub4; (Freon-14) enthält. Chlorwasserstoff/Chlor und Freon-14 sind von den Freon-Regulierungen frei, so dass eine n-Polysiliciumschicht unter Verwendung eines derartigen Gases selektiv geätzt werden kann. Beim bevorzugten Druck des Ätzgases von 53 Pa (400 mTorr) oder mehr und bei einer Konzentration des Freon-14 im Ätzgas von 67 Mol% oder mehr kann ein Ätzvorgang mit zufriedenstellender Steuerbarkeit und mit gleichmäßiger Rate ausgeführt werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren verfügt über den weiteren Vorteil, dass die n+/i-Selektivität unter Verwendung eines Ätzgases aufrechterhalten werden kann, das Sauerstoff mit einer Konzentration (Mol%) von 12% oder weniger enthält, selbst wenn die Konzentrationen von Chlorwasserstoff/Chlor und Freon-14 dabei verringert werden.

Nun wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen nur beispielhaft detaillierter beschrieben.

Fig. 1 ist eine Draufsicht eines durch ein erfindungsgemäßes Verfahren hergestellten TFT;

Fig. 2 ist eine Schnittansicht des TFT entlang einer Linie A-A in Fig. 1;

Fig. 3 ist eine Schnittansicht einer bei einem Beispiel der Erfindung verwendeten Ätzvorrichtung;

Fig. 4 ist ein Diagramm, das die Abhängigkeit der n&spplus;/i-Selektivität, der Gleichmäßigkeit der Ätzrate für eine n&spplus;-Schicht und die Ätzraten für eine n&spplus;-Schicht und eine i-Schicht abhängig vom Gasdruck für den Fall zeigt, dass die i- und die n&spplus;-Schicht mit einer Aktivierungsenergie von 0,2 eV durch ein erfindungsgemäßes Verfahren geätzt werden;

Fig. 5 ist ein Diagramm, das die Abhängigkeit der n&spplus;/i-Selektivität, der Gleichmäßigkeit der Ätzrate für eine n&spplus;-Schicht und die Ätzraten für eine n&spplus;-Schicht und eine i-Schicht abhängig von der Konzentration (Mol%) von Freongas in einem Ätzgas für den Fall zeigt, dass die i- und die n&spplus;-Schicht mit einer Aktivierungsenergie von 0,2 eV durch ein erfindungsgemäßes Verfahren geätzt werden;

Fig. 6 ist ein Diagramm, das die Abhängigkeit der n&spplus;/i-Selektivität, der Gleichmäßigkeit der Ätzrate für eine n&spplus;-Schicht und die Ätzraten für eine n&spplus;-Schicht und eine i-Schicht abhängig vom Gasdruck für den Fall zeigt, dass die i- und die n&spplus;-Schicht mit einer Aktivierungsenergie von 0,1 eV durch ein erfindungsgemäßes Verfahren geätzt werden; und

Fig. 7 ist ein Diagramm, das die Abhängigkeit der n&spplus;/i-Selektivität, der Gleichmäßigkeit der Ätzrate für eine n&spplus;-Schicht und die Ätzraten für eine n&spplus;-Schicht und eine i-Schicht abhängig von der Konzentration (Mol%) von Freongas in einem Ätzgas für den Fall zeigt, dass die i- und die n&spplus;-Schicht mit einer Aktivierungsenergie von 0,1 eV durch ein erfindungsgemäßes Verfahren geätzt werden.

Die Fig. 1 und 2 zeigen ein Beispiel eines durch ein erfindungsgemäßes Verfahren hergestellten TFT. Fig. 1 ist eine Draufsicht des TFT, und Fig. 2 ist eine Schnittansicht entlang einer Linie A-A' in Fig. 1.

Bei diesem TFT sind eine von einer Gatebusleitung 10 abzweigende Gateelektrode 9 und eine eigenleitende Polysiliciumdünnschicht 7 (nachfolgend als "i-Schicht" bezeichnet) auf einem Trägersubstrat 12 aus einer Glasplatte oder dergleichen ausgebildet, wobei dazwischen ein Gateisolierfilm 8 eingebettet ist. Auf der i-Schicht 7 sind als Kontaktschicht eine n&spplus;-Schicht 5 eines Sourcebereichs und eine n&spplus;-Schicht 6 eines Drainbereichs ausgebildet, die elektrisch voneinander getrennt sind. Auf diesen n&spplus;-Schichten 5 und 6 sind eine Sourceelektrode 2 bzw. eine Drainelektrode 3 ausgebildet. Auf der Sourceelektrode 2 ist eine Sourcehilfselektrode 1a ausgebildet, die mit einer Sourcebusleitung 4 verbunden ist. Ferner ist die Drainelektrode 3 mit einer Pixelelektrode 1 verbunden.

Der oben angegebene TFT kann wie folgt hergestellt werden.

Als Erstes wird auf dem Trägersubstrat 12 ein Metalldünnfilm oder dergleichen abgeschieden und auf die gewünschte Konfiguration und Größe geätzt, um die Gatebusleitung 10 und die Gateelektrode 9 herzustellen. Der Gateisolierfilm 8 wird durch ein CVD-Verfahren oder dergleichen auf dem Substrat hergestellt. Dann wird auf dem Gateisolierfilm 8 das eigenleitende Polysilicium als i-Schicht 7 hergestellt. Ferner wird auf der i-Schicht 7 mit n- Fremdstoffen dotiertes Polysilicium als n&spplus;-Schicht hergestellt, die in die n&spplus;-Schichten 5 und 6 unterteilt wird.

Anschließend wird unter Bezugnahme auf Fig. 3 ein Schritt zum Unterteilen der n&spplus;-Schicht auf der i-Schicht 7 in die n&spplus;-Schicht 5 des Sourcebereichs und die n&spplus;-Schicht 6 des Drainbereichs, um einen Kanalabschnitt zu bilden, beschrieben. Beim oben angegebenen TFT ist auf der i-Schicht 7 kein Ätzverhinderungsfilm vorhanden, um die Herstellschritte zu vereinfachen, so dass es erforderlich ist, das selektive Ätzen der n&spplus;-Schicht und der i-Schicht vollständig zu kontrollieren.

Als Erstes werden in einer Trockenätzvorrichtung 20 vom Typ mit parallelen, ebenen Platten in einem RIE(reaktives Ionenätzen)-Modus Substrate, auf denen jeweils die i- und die n&spplus;-Schicht auf die oben genannte Weise abgeschieden wurden, auf einem Aufnehmer 21 angebracht. In die Trockenätzvorrichtung wird ein Ätzgas, das Chlorwasserstoffgas (HCl), Freon-14-Gas (CF&sub4;) und Sauerstoffgas (O&sub2;) enthält, mit einem Strömungsverhältnis (d. h., das Konzentrationsverhältnis (Mol%> in der Vorrichtung 20) von 5 : 15 : 2 für einen Gasdruck von 53 Pa (400 mTorr) eingeleitet. Dann wird mittels einer HF- Spannungsversorgung 22 elektrische Energie mit einer HF-Leistungskonzentration von 0,25 W/cm² auf den Aufnehmer 21 angewandt. Das Polysilicium der i- und der n&spplus;-Schicht reagiert mit einer auf diese Weise erzeugten Reaktionsspezies, um flüchtige Substanzen zu erzeugen, und dann werden die Schichten strukturiert. Die i-Schicht verfügt über höhere Aktivierungsenergie als die n&spplus;-Schicht, so dass es weniger wahrscheinlich ist, dass die i- Schicht mit der Reaktionsspezies reagiert. Demgemäß ist es möglich, die n&spplus;- Schicht selektiv zu ätzen.

Die i-Schicht kann in einem anderen Schritt vor oder nach dem selektiven Ätzen strukturiert werden.

In die i-Schicht 7 kann Phosphor eindiffundiert werden, und abhängig von der Temperatur bei der Erzeugung der n&spplus;-Schicht auf der i-Schicht 7 oder durch thermische Hysterese in anderen Schritten kann eine aktive Schicht ausgebildet werden. Um die aktive Schicht gemeinsam mit der n&spplus;-Schicht durch Ätzen zu entfernen, kann Überätzen verwendet werden.

Die Sourceelektrode 2 und die Drainelektrode 3 werden aus den n&spplus;-Schichten 5 bzw. 6 hergestellt. Dann wird auf der Sourceelektrode 2 eine Sourcehilfselektrode 1a hergestellt und mit dem Sourcebus 4 verbunden, und die Pixelelektrode 1 wird mit der Drainelektrode 3 verbunden. Ferner wird auf dem gesamten Substrat ein Flüssigkristall-Ausrichtungsfilm hergestellt, und zwischen dem Substrat und einem Gegensubstrat wird ein Flüssigkristall dicht eingeschlossen, um dadurch ein Flüssigkristalldisplay zu erhalten.

Nachfolgend werden Ergebnisse angegeben, wie sie durch Messen von Ätzeigenschaften für den Fall erhalten wurden, dass die Ätzbedingung zum selektiven Ätzen der nt-Schicht und der i-Schicht variiert wird.

Fig. 4 zeigt die Ergebnisse, die durch Messen der Abhängigkeit der n&spplus;/i- Selektivität, der Gleichmäßigkeit der Ätzrate für die n&spplus;-Schicht (n&spplus;- Gleichmäßigkeit), der Ätzraten für die n&spplus;-Schicht (n&spplus;-Ätzrate) und die i- Schicht (i-Ätzrate) vom Gasdruck für den Fall erhalten wurden, dass die i- und die n&spplus;-Schicht mit einer Aktivierungsenergie von 0,2 eV unter Verwendung eines Ätzgases, das Chlorwasserstoffgas, Freon-14-Gas und Sauerstoffgas mit dem Strömungsverhältnis 5 : 15 : 2 enthielt, bei einer stabilen HF- Leistungsdichte von 0,25 W/cm² geätzt wurden.

Die n&spplus;/i-Selektivität eines Prozesses ist ein Maß für die Ätzrate für die zu ätzende Schicht (n&spplus;-Schicht) relativ zu einem anderen Material (i- Schicht) auf der Waferfläche.

Wie es aus diesem Diagramm erkennbar ist, nimmt die Gleichmäßigkeit der Ätzrate für die n&spplus;-Schicht ab (ist verbessert), wenn der Gasdruck ansteigt. Ferner nimmt, wenn der Gasdruck 53 Pa (400 mTorr) oder mehr beträgt, die Ätzrate für die n&spplus;-Schicht stark im Vergleich mit der für die i-Schicht zu. Wenn der Gasdruck 53 Pa (400 mTorr) beträgt, ist die n+/i-Selektivität minimal.

Demgemäß können dann, wenn ein Ätzgas, das Chlorwasserstoffgas, Freon-14- Gas und Sauerstoffgas enthält, die n+/i-Selektivität und die Gleichmäßigkeit der Ätzrate für die n&spplus;-Schicht gleichzeitig verbessert werden, wenn der Gasdruck 53 Pa (400 mTorr) oder mehr beträgt.

Fig. 5 zeigt die Ergebnisse, wie sie durch Messen der Abhängigkeit der n+/i-Selektivität, der Gleichmäßigkeit der Ätzrate für die n&spplus;-Schicht und die Ätzraten für die n&spplus;-Schicht und die i-Schicht abhängig von der Gaskonzentration von Freon-14 für den Fall erhalten werden, dass die i- und die n&spplus;-Schicht mit einer Aktivierungsenergie von 0,2 eV bei einem stabilen Gasdruck des Ätzgases von 40 Pa (300 mTorr) und einer stabilen HF-Leistungsdichte von 0,25 W/cm² geätzt werden. Hierbei wird die Abhängigkeit durch Variieren des Strömungsverhältnisses X von Freon-14 in einem Ätzgas, das Chlorwasserstoffgas, Freon-14-Gas und Sauerstoffgas im Strömungsverhältnis 5:X:2 enthält, gemessen. CF&sub4;/CF&sub4;+HCl+O&sub2; repräsentiert in diesem Diagramm das Strömungsverhältnis (d. h. die Konzentration (Mol%)) von Freon-14-Gas gegenüber dem Gesamtvolumen von Chlorwasserstoffgas, Freon-14-Gas und Sauerstoffgas, CF&sub4;/CF&sub4;+HCl repräsentiert das Strömungsverhältnis von Freon-14 gegenüber dem Gesamtvolumen von Chlorwasserstoffgas und Freon-14- Gas, und O&sub2;/CF&sub4;+HCl+O&sub2; repräsentiert das Strömungsverhältnis von Sauerstoffgas gegenüber dem Gesamtvolumen von Chlorwasserstoffgas, Freon-14-Gas und Sauerstoffgas.

Wie es aus Fig. 5 erkennbar ist, fällt die Gleichmäßigkeit der Ätzrate für die n&spplus;-Schicht (wird verbessert), wenn die Konzentration (Mol%) des Freon- 14-Gases zunimmt und die Konzentration des Sauerstoffgases abnimmt. Ferner ist die n&spplus;/i-Selektivität klein, wenn das Strömungsverhältnis X des Freon- 14-Gases 5 ist; und die n&spplus;/i-Selektivität ist erhöht, wenn X mehr als 5 und weniger als 10 beträgt; und schließlich ist die n&spplus;/i-Selektivität beinahe stabil, wenn · 10 oder mehr beträgt.

Demgemäß können die n+/i-Selektivität und die Gleichmäßigkeit der Ätzrate für die n&spplus;-Schicht gleichzeitig verbessert werden, wenn die Konzentration (Mol%) des Freon-14-Gases gegenüber dem Gesamtvolumen des Chlorwasserstoffgases und des Freon-14-Gases 67% oder mehr beträgt.

Ferner können die n+/i-Selektivität und die Gleichmäßigkeit der Ätzrate für die n&spplus;-Schicht gleichzeitig verbessert werden, wenn die Konzentration (Mol%) des Freon-14-Gases gegenüber dem Gesamtvolumen des Chlorwasserstoffs, des Freon-14-Gases und des Sauerstoffgases 58% oder mehr beträgt.

Ferner können die n&spplus;/i-Selektivität und die Gleichmäßigkeit der Ätzrate für die n&spplus;-Schicht gleichzeitig verbessert werden, wenn die Konzentration (Mol%) des Sauerstoffgases im Ätzgas 12% oder weniger beträgt.

Fig. 6 zeigt die Abhängigkeit der n&spplus;/i-Selektivität der n&spplus;-Gleichmäßigkeit und der Ätzraten für die n&spplus;-Schicht und die i-Schicht abhängig vom Gasdruck bei denselben Messbedingungen wie betreffend Fig. 4 mit der Ausnahme, dass eine n&spplus;-Schicht mit einer Aktivierungsenergie von 0,1 eV verwendet ist. Wie es aus diesem Diagramm erkennbar ist, zeigt die Abhängigkeit dieselben Tendenzen wie dann, wenn eine n&spplus;-Schicht mit einer Aktivierungsenergie von 0,2 eV verwendet wird. Jedoch zeigt die Ätzrate für die n&spplus;-Schicht einen Wert, der beinahe doppelt so groß wie der in einem derartigen Fall ist. Ferner ist die n&spplus;/i-Selektivität beinahe auf das Doppelte verbessert. Als Grund für diese Ergebnisse wird das Folgende in Betracht gezogen: der Ätzvorgang ist für eine n&spplus;-Schicht mit einer Aktivierungsenergie von 0,1 eV gefördert, da Elektronen reagierender Moleküle (Radikale) und solche des Siliciums ausgetauscht werden. Demgemäß wird der Ätzvorgang gleichmäßig ausgeführt und die Ätzrate ist erhöht, wodurch hervorragende Selektivität erzielt wird.

Fig. 7 zeigt die Abhängigkeit der n&spplus;/i-Selektivität, der n&spplus;-Gleichmäßigkeit und der Ätzraten der n&spplus;-Schicht und der i-Schicht von der Konzentration (Mol%) des Freon-14-Gases bei denselben Messbedingungen wie denen gemäß Fig. 5, mit der Ausnahme, dass eine n&spplus;-Schicht mit einer Aktivierungsenergie von 0,1 eV verwendet ist.

Wie es aus diesem Diagramm ersichtlich ist, zeigt die Abhängigkeit dieselben Tendenzen wie dann, wenn eine n&spplus;-Schicht mit einer Aktivierungsenergie von 0,2 eV verwendet wird. Jedoch ist die n&spplus;/i-Selektivität im Vergleich mit diesem Fall weiter verbessert.

Demgemäß können hervorragende Ätzeigenschaften dadurch erhalten werden, dass eine Polysiliciumdünnschicht mit einer Aktivierungsenergie von 0,2 eV oder weniger als n&spplus;-Schicht verwendet wird.

Ein TFT wird unter Verwendung der oben angegebenen jeweiligen Ätzeigenschaften auf die folgende Weise hergestellt.

Die i-Schicht 7 wird mit einer Dicke von 50 nm (500 Å) auf dem Substrat abgeschieden, und die n&spplus;-Schicht mit einer Aktivierungsenergie von 0,2 eV wird darauf mit einer Dicke von 50 nm (500 Å) abgeschieden. Es wird dafür gesorgt, dass ein Ätzgas, das Chlorwasserstoffgas, Freon-14-Gas und Sauerstoffgas im Strömungsverhältnis 5 : 15 : 2 mit einem Druck von 53 Pa (400 mTorr) enthält, in die Trockenätzvorrichtung strömt. Die HF-Leistungsdichte wird auf 0,25 W/cm² eingestellt. Wie es aus den Fig. 4 und 5 erkennbar ist, beträgt die Ätzrate für die n&spplus;-Schicht bei den vorstehend angegebenen Bedingungen 25 nm/Min. (250 Å/Min.). So sollte die n&spplus;-Schicht für ungefähr 2 Minuten geätzt werden, um sie durch Ätzen in den Drainbereich 5 und den Sourcebereich 6 zu unterteilen. Zum Herstellen eines TFT wird der Ätzvorgang für ungefähr 3 Minuten ausgeführt, um die in der i-Schicht durch Eindiffundieren von in der n&spplus;-Schicht enthaltenem Phosphor erzeugte aktive Schicht zu entfernen, was zu einem 150%-Ätzvorgang betreffend einen geeigneten Ätzvorgang führt. Bei den oben angegebenen Bedingungen erhält die n&spplus;/i-Selektivität den Wert 2, und die Schichten können selektiv geätzt werden. Ferner wird die i-Schicht 7 mit einer Dicke von 30 nm (300 Å) ausgebildet, ohne teilweise ohne Unterteilung auf der n&spplus;-Schicht zu verbleiben oder übermäßig geätzt zu sein. Ferner zeigen die n&spplus;-Schichten 5 und 6 hervorragende Gleichmäßigkeit. Unter Verwendung eines auf diese Weise hergestellten TFT kann ein Flüssigkristalldisplay mit hervorragenden Anzeigeeigenschaften hergestellt werden.

Ferner wird ein TFT mit derselben Struktur, wie sie oben angegeben ist, mit einer n&spplus;-Schicht aus kristallinem Polysilicium mit einer Aktivierungsenergie von 0,1 eV hergestellt. Wie es aus den Fig. 6 und 7 erkennbar ist, wird die Ätzrate bei den oben genannten Bedingungen 50 nm/Min. (500 Å/Min.), so dass nur 1 Minute für den Ätzvorgang erforderlich ist, um die n&spplus;-Schicht in den Drainbereich 5 und den Sourcebereich 6 zu unterteilen. Auch wird zum Herstellen dieses TFT ein 150%-Ätzvorgang ausgeführt, um die in der i- Schicht durch Diffusion von in der n&spplus;-Schicht enthaltenem Phosphor enthaltene aktive Schicht zu entfernen. Bei den oben angegebenen Bedingungen erhält die n+/i-Selektivität den Wert 4, und die Schichten können selektiv geätzt werden. Ferner wird die i-Schicht 7 mit einer Dicke von 20 nm (200 Å) hergestellt, ohne dass sie teilweise nicht unterteilt auf der n&spplus;- Schicht verbleibt oder übermäßig geätzt wäre. Ferner zeigen die n&spplus;-Schichten 5 und 6 hervorragende Gleichmäßigkeit. Unter Verwendung eines auf diese Weise hergestellten TFT kann ein Flüssigkristalldisplay mit hervorragenden Anzeigeeigenschaften hergestellt werden.

Bei den oben angegebenen Beispielen wird zum Ätzen ein Mischgas aus Chlorwasserstoffgas und Freon-14-Gas, denen Sauerstoffgas zugesetzt ist, verwendet. Jedoch besteht für das bei der Erfindung verwendete Ätzgas keine Beschränkung auf ein derartiges Mischgas, und derselbe Effekt kann mit einem Mischgas erzielt werden, das Chlorgas anstelle von Chlorwasserstoffgas enthält. Ferner kann als Trockenätzvorrichtung für die Erfindung eine zylindrische Vorrichtung verwendet werden. Als Ätzmodus können verschiedene Arten von Modi verwendet werden, wie ein RIE(reaktives Ionenätzen)-Modus, ein PE(Plasmaätzen)-Modus und ein ECR-Modus.

Wie es aus der oben angegebenen Beschreibung erkennbar ist, können, gemäß der Erfindung, eine n&spplus;-Schicht und eine i-Schicht mit zufriedenstellender Steuerbarkeit des Ätzvorgangs und gleichmäßiger Ätzrate selektiv durch ein Trockenätzverfahren unter Verwendung eines Ätzgases geätzt werden, das Chlorwasserstoffgas und Freon-14-Gas, die frei von der Freon-Regulierung sind, enthält.

Ferner kann ein TFT mit einer i-Schicht mit geringer Filmdicke dadurch hergestellt werden, dass aus den oben genannten Eigenschaften Nutzen gezogen wird, so dass der optimale Pumpstrom gesenkt werden kann, wenn der TFT abgeschaltet wird. Außerdem kann die Verzerrung der Schwellenspannung, wie sie dann erzeugt wird, wenn der optische Pumpstrom in einen Gateisolierfilm eingeleitet wird, eingeschränkt werden, so dass ein Flüssigkristalldisplay mit hervorragenden Anzeigeeigenschaften erhalten werden kann.


Anspruch[de]

1. Verfahren zum reaktiven Ionenätzen von n-Polysilicium, das auf einer eigenleitenden Polysiliciumschicht hergestellt wurde, mit einem Trockenätzen des n-Polysiliciums unter Verwendung eines Ätzgases, das durch CF&sub4; und ein Gas gebildet ist, das aus Chlorwasserstoff und Chlor, möglicherweise mit einer Zumischung von Sauerstoff, ausgewählt ist, wobei die Konzentration von CF&sub4; im Ätzgas die folgende ist:

- 67 Mol% oder mehr bezogen auf CF&sub4; und Chlorwasserstoff oder Chlor, wenn das Ätzgas aus CF&sub4; und Chlorwasserstoff oder Chlor besteht; oder

- 58 Mol% oder mehr bezogen auf CF&sub4; und Chlorwasserstoff oder Chlor, wenn das Ätzgas aus CF&sub4; und Chlorwasserstoff oder Chlor sowie Sauerstoff besteht;

- um dadurch das n-Polysilicium in Bezug auf das eigenleitende Polysilicium selektiv zu ätzen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Druck des Ätzgases 53 Pa (400 mTorr) oder mehr beträgt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, bei dem das Ätzgas Sauerstoff mit einer Konzentration von 12 Mol% oder weniger enthält.

4. Verfahren zum Herstellen eines Dünnschichttransistors mit einer Gateelektrode (9), einer einen Kanalabschnitt bildenden Halbleiterschicht, die durch einen Gateisolierfilm (8) elektrisch von der Gateelektrode getrennt ist, einem Paar Kontaktschichten (5, 6) mit Kontakt zur den Kanalabschnitt bildenden Halbleiterschicht, einer Sourceelektrode (2) mit Kontakt mit einer der Kontaktschichten (5) und einer Drainelektrode (3) mit Kontakt mit der anderen Kontaktschicht (6), mit den folgenden Schritten:

- Herstellen einer eigenleitenden Polysiliciumschicht (7) auf dem Gateisolierfilm (8);

- Herstellen einer n-Polysiliciumschicht (5, 6) auf der eigenleitenden Siliciumschicht (7) und

- Herstellen des Paars Kontaktschichten (5, 6) durch selektives reaktives Ionenätzen eines Teils der n-Polysiliciumschicht durch ein Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3.







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