使用碱性蚀刻剂溶液蚀刻非晶半导体氧化物制造技术

提供蚀刻方法，其中能对包括镓和锌的至少一种与铟的非晶氧化物半导体膜进行选择性蚀刻。在该蚀刻方法中，使用碱性蚀刻溶液进行该选择性蚀刻。该碱性蚀刻溶液尤其含有特定浓度范围的氨。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于制造微电子部件例如半导体器件、集成电路和电 极的蚀刻方法、图案形成方法、薄膜晶体管制造方法和蚀刻溶液(蚀 刻剂)。
技术介绍
近年来，随着使电子设备的小型化、轻质化和节电化逐渐提高，在显示器领域中由包括锢(In)、镓(Ga)和锌(Zn)的氧化物IGZ0 组成的半导体正倍受关注。在低温下能将IGZ0非晶氧化物半导体膜形 成在树脂膜上，因此正在研究未来将其应用于轻质便携式电子产品。迄今为止，已通过剥离法Uift-off method)对由包括In、 Ga 和Zn的非晶氧化物形成的膜进行图案化(K. Nomura等，Nature，第 4 32巻，25， 2004年11月，第488-492页)。但是，在剥离法中， 光致抗蚀剂具有低耐热性以致当进行高温处理时熔融并变形。在除去 光致抗蚀剂的步骤中，可能将沉积膜的图案边缘翻起。日本专利申请^^开No. 2005-258115公开了能用草酸，磷酸、乙酸 和硝酸的混合酸或硝酸铈(IV)铵水溶液对含有铟和锌的氧化物(即 IZ0)进行蚀刻。但是，当蚀刻由包括Ga和Zn的至少一种与In的氧化物(即IGZ0、 IZ0或IG0)组成的非晶氧化物半导体时，以上酸式蚀刻溶液以同样 的蚀刻速率蚀刻每种不同的共存膜。
技术实现思路
以解决以上问题为目的进行了广泛研究，结果完成了本专利技术，本 专利技术涉及蚀刻包括镓和锌的至少 一种与铟的非晶氧化物半导体膜的蚀刻方法，其特征在于用碱性蚀刻溶液对该非晶氧化物半导体膜进行选 择性蚀刻。本专利技术还涉及形成非晶氧化物半导体图案的图案形成方法，其特 征在于具有形成包括镓和锌的至少一种与铟的非晶氧化物半导体膜的 步骤，和用碱性蚀刻溶液对该非晶氧化物半导体膜进行选择性蚀刻的 步骤。本专利技术还涉及薄膜晶体管制造方法，其具有形成源电极和漏电极、 栅电极、栅极绝缘层和半导体层的步骤，其特征在于该形成半导体层 的步骤具有形成包括镓和锌的至少 一种与铟的非晶氧化物半导体膜的 步骤和用碱性蚀刻溶液对该非晶氧化物半导体膜进行选择性蚀刻的步 骤。本专利技术还涉及蚀刻包括镓和锌的至少一种与铟的非晶氧化物半导体膜的蚀刻溶液，其特征在于该蚀刻溶液含有浓度选择在4. 6质量％~ 28质量°/。范围内的氨。根据本专利技术，能针对不同的膜(一种或多种)和衬底表面以高选 择性蚀刻选自IGZ0、 IZ0和IG0的非晶氧化物的半导体膜。使用利用这样的蚀刻方法的图案形成方法和薄膜晶体管制造方 法，能使器件特性避免分散并提高器件特性的稳定性和均一性。由以下参照附图对示例性实施方案的说明，本专利技术的进一步的特 点将变得明了。附图说明图1是表示根据本专利技术方法制造的TFT (薄膜晶体管)结构的截 面示意图。图2是表示根据本专利技术方法制造的TFT结构的截面示意图。图3A、 3B、 3C、 3D、 3E、 3F、 3G、 3H、 31、 3J和3K是表示如何根据本专利技术方法制造TFT的流程的示意图。图4A、 4B、 4C和4D示意地表示如何根据本专利技术方法制造TFT的流程。图5是表示铟氧化物膜蚀刻速率的氨浓度依赖性的坐标图，其例 示了本专利技术方法中根据实施例1的含有氨的蚀刻溶液。图6是表示铟氧化物膜相对于IT0的蚀刻选择性的氨浓度依赖性 的坐标图，其例示了本专利技术方法中根据实施例1的含有氨的蚀刻溶液。图7A和7B分别表示蚀刻之前TFT的截面示意图和蚀刻之后TFT 的截面示意图，其例示了本专利技术方法中根据实施例2的蚀刻方法。具体实施方式可用于本专利技术中的非晶氧化物半导体膜含有Ga和Zn的至少一种 与In。为简化说明，在以下说明中，将包括In、G-a和Zn的氧化物 (In-Ga-Zn-0)在下文中称为IGZ0。类似地，将包括In和Zn的氧化 物(In-Zn-0)称为IZO,将包括In和Ga的氧化物(In-Ga-0)称为 IGO。用于本专利技术中的非晶氧化物半导体膜可以为其中将选自Sn、 Al、 Sb、 Cd、 Ge、 P、 As、 N和Mg的至少一种杂质添加到IZO、 IGZO和IGO 的半导体膜。但是，在这种情况下，杂质可能会对半导体膜的性能产 生不利影响，因此该杂质的可接受含量为小于等于10原子％。在本专利技术中，Ga和Zn的至少一种与In和氧(0)，总计含量优 选为大于等于90原子％,更优选大于等于95原子％，并且最优选大于 等于99原子％。本专利技术中使用的IGZO中Ga原子和Zn原子的含量可优选为至少大 于等于5原子％，并且更优选大于等于10原子％。本专利技术中使用的IZO中Zn原子的含量可以优选为至少大于等于5 原子％，并且更优选大于等于10原子％。本专利技术中使用的IGO中Ga原子的含量可以优选为至少大于等于2 原子％，并且更优选大于等于5原子％。本专利技术中使用的非晶氧化物半导体膜的材料优选是具有小于 10"/cm3的电子载流子浓度的非晶氧化物半导体。在本专利技术中，非晶氧化物可以为其中在非晶氧化物膜中含有IGZ0、 IZ0或IG0的微晶区的 非晶氧化物。具体地，非晶氧化物膜由In-Ga-Zn-0组成，并且，假定 其是结晶体，其组成表示为InGa03 (Zn0) ffl (m为小于6的自然数)。可以在组成比不同于非晶氧化物半导体膜的层或者衬底上形成非 晶氧化物半导体膜。特别地，即使将其形成在作为组成比不同于非晶 氧化物半导体膜的层的氧化物层上时，也能实现高蚀刻选择性。另外， 当制造组成比互不相同的含有铟的氧化物共存于其中的器件时，本发 明使得能精确控制蚀刻。具体地，对于双层结构例如IZ0/IT0 (氧化 铟锡)、IGZ0/IT0和IG0/IT0能够进行良好的选择性蚀刻。本专利技术中使用的碱性蚀刻溶液优选含有氨。在本专利技术中的蚀刻溶液含有氨的情形中，氨浓度可以优选在4,6 质量％~28质量％的范围内。当将氨浓度在本专利技术中的上述浓度范围内调节时，IGZ0相对于960 ~ 2200和580 ~ 1500。另外，为了实现将约3. 1 ~ 3. 8的值作为IGZ0相对于IG0的蚀刻 选择性，希望将氨浓度调节到6质量％~10质量％的范围内。当使用本专利技术中的蚀刻溶液时，铟氧化物的蚀刻速率按照IGZ0、 IZ0、 IG0和IT0的顺序降低。IGZ0、 IZ0和IG0相对于IT0的蚀刻选 择性均在两位数或更大的数量级上。当通过使用上述铟氧化物例如IZ0、 IGZ0和IG0的半导体膜作为 半导体有源层制造半导体器件时，本专利技术能提高生产率。当在大面积 衬底上制造半导体器件时，本专利技术特别有效。在本专利技术中的蚀刻步骤中，可以使用负型抗蚀剂或者正型抗蚀剂。 在将正型抗蚀剂用作蚀刻掩模的情形中，含有氨的蚀刻溶液可能使正 型抗蚀剂剥落，因此，不优选长时间浸渍蚀刻。因此，当使用具有高 达28质量％的氨浓度的蚀刻溶液时，蚀刻时间可优选小于等于30分 钟，并且更优选小于等于15分钟。因此，还考虑到蚀刻速度，在将正型抗蚀剂用作蚀刻掩模的情形中，在IGZ0的情形中蚀刻厚度的上限优选为150nm，在IZO的情形中 优选为lOOnin,在IGO的情形中优选为65nm。为了避免抗蚀剂的剥落问题，也优选使用对碱溶液具有强耐受性 的负型抗蚀剂作为蚀刻掩模用材料，例如光敏聚酰亚胺。本专利技术中的蚀刻步骤中使用的蚀刻溶液的温度可以为室温(大约 20°C )。非晶氧化物例如IZO、 IGZ本文档来自技高网...

【技术保护点】
蚀刻非晶氧化物半导体膜的蚀刻方法，该非晶氧化物半导体膜包括镓和锌的至少一种与铟；　该方法包括用碱性蚀刻溶液对该非晶氧化物半导体膜进行选择性蚀刻。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：张建六，
申请(专利权)人：佳能株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]