DE19730322A1

DE19730322A1 - Verfahren zum selektiven Abätzen eines Halbleiterbauteils mit einem organischen Material

Info

Publication number: DE19730322A1
Application number: DE19730322A
Authority: DE
Inventors: Jeong Hyun Kim; Woong-Kwon Kim; Sung-Il Park; Kyoung-Nam Lim; Hoo-Young Lee
Original assignee: LG Electronics Inc
Current assignee: LG Electronics Inc
Priority date: 1996-07-15
Filing date: 1997-07-15
Publication date: 1998-01-29
Also published as: FR2751468A1; GB2315245A; GB9714116D0; JPH1096960A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum selektiven Abätzen eines organischen Materials und insbesondere ein Verfahren zum Ausbilden eines Lochs in einem organischen Material für eine Flüssigkristallanzeige (LCD, Liquid Crystal Display).

Im allgemeinen weist eine Flüssigkristallanzeige zwei Substrate (ein erstes Substrat und ein zweites Substrat) auf, die einander gegenüberliegend angeordnet sind, und in den Bereich zwischen den beiden Substraten ist Flüssigkristallmaterial eingespritzt. Im folgenden wird die Struktur einer herkömmlichen LCD unter Bezugnahme auf Fig. 1 und Fig. 2 detailliert beschrieben.

Das erste Substrat hat die folgende Struktur: Eine Mehrzahl von Pixel-Elektroden 15 ist an vorbestimmten Orten auf einem transparenten Substrat 1 derart angeordnet, daß eine Pixel-Matrix gebildet ist. Eine Mehrzahl von Datenleitungen 19 für die Übertragung von Anzeigedaten ist entlang der Spalten der Pixel-Matrix ausgebildet. Eine Mehrzahl von Gate-Leitungen 21 ist entlang der Zeilen der Pixel-Matrix ausgebildet. Im Falle einer Flüssigkristallanzeige mit aktiver Matrix (AMLCD, Active Matrix LCD) ist in einer Ecke eines jeden Pixels (Bildpunkt) ein Schaltelement 7 ausgebildet und mit der Gate-Leitung 21 und der Datenleitung 19 elektrisch leitend verbunden. Das Schaltelement 7 überträgt von der Datenleitung 19 kommende Anzeigedaten an die Pixel-Elektrode 15, wenn eine ausreichende Spannung an die Gate-Leitung 21 angelegt ist.

Das zweite Substrat hat folgende Struktur: Eine gemeinsame Elektrode 17 ist auf einem transparenten Substrat 3 derart angeordnet, daß sie auf die auf dem ersten Substrat ausgebildeten Pixel-Elektroden 15 ausgerichtet ist. Bei einer Farb-LCD ist zusätzlich eine Mehrzahl von Farbfiltern (in der Zeichnung nicht gezeigt) ausgebildet.

Das erste Substrat ist mit dem zweiten Substrat mittels eines Dichtungsmaterials 13 verbunden, so daß die Substrate einander gegenüberliegend mit gleichmäßigem Abstand angeordnet sind. Bei einem LCD mit der oben genannten Struktur wird das Schaltelement 7 eingeschaltet, wenn eine Spannung auf die mit dem Schaltelement 7 verbundene Gate-Leitung 21 angelegt wird. Das Schaltelement 7 überträgt dann von der Datenleitung 19 kommende Daten an die Pixel-Elektrode 15, wodurch ein Spannungsunterschied zwischen der Pixel-Elektrode 15 und der gemeinsamen Elektrode 17 gebildet wird. Dann verändert sich der Kippwinkel des Flüssigkristallmaterials zwischen der Pixel-Elektrode 7 und der gemeinsamen Elektrode 17. Auf diese Weise kann der Polarisationszustand des Flüssigkristalls gesteuert werden. Deshalb werden die Daten entsprechend der Steuerung der Lichttransmission mit Hilfe einer geeigneten Anordnung von Polarisatoren angezeigt.

Abhängig von Aufbau und Materialien sind viele verschiedene Typen von LCDs bekannt. Unter anderem ist eine LCD mit einer organischen Schicht entwickelt worden, um einen gleichförmigen Spalt zwischen dem ersten Substrat und dem zweiten Substrat zu gewährleisten und das Öffnungsverhältnis der LCD zu vergrößern. In Korea sind folgende Patentanmeldungen betreffend den Aufbau und die Herstellungsverfahren von LCDs mit einer organischen Schicht eingereicht worden: 96-08344, 96-23296, 96-23295, 96-23448, 96-22404, 96-27653, 96-27655, 96-10414.

Im folgenden wird ein herkömmliches Herstellungsverfahren für eine LCD mit einer organischen Schicht beschrieben. Im allgemeinen wird eine organische Schicht in dem ersten, die Schaltelemente aufweisenden Substrat verwendet. Im folgenden wird der Fall von Dünnschichttransistoren (TFT, Thin Film Transistor) als Schaltelemente unter Bezugnahme auf die Fig. 2 und 3 beschrieben.

Auf einem transparenten Substrat 1 wird eine Gate-Leitung 21 und eine Gate-Elektrode 21a ausgebildet. Eine Gate-Isolierungsschicht 23 wird über dem Substrat 1 derart ausgebildet, daß sie die Gate-Leitung 21 und die Gate-Elektrode 21a bedeckt. Auf der Gate-Isolierungsschicht 23 wird eine Halbleiterschicht 25 und eine dotierte Halbleiterschicht 27 ausgebildet. Eine Source-Elektrode 19a und eine Drain-Elektrode 19b werden auf der dotierten Halbleiterschicht 27 ausgebildet und mit der Halbleiterschicht 25 über die dotierte Halbleiterschicht 27 elektrisch leitend verbunden. Eine Datenleitung 19 wird gleichzeitig mit der Source-Elektrode 19a und der Drain-Elektrode 19b aufgebracht und mit der Source-Elektrode 19a elektrisch leitend verbunden. Nach diesem Verfahrensschritt ist der TFT 7 fertiggestellt. Als nächstes wird eine Passivierungsschicht (oder eine Isolierungsschicht) 29 ausgebildet, um den TFT zu schützen.

Hier ist das Material für die Passivierungsschicht Si aufweisendes organisches Material, wie Benzocyclobuten. Deshalb kann diese Schicht als organische Passivierungsschicht bezeichnet werden.

Ein Verbindungsloch wird durch selektives Abätzen eines Bereichs der organischen Passivierungsschicht 29 über der Drain-Elektrode 19b gebildet, um einen Bereich der Drain-Elektrode 19b freizulegen. Eine Pixel-Elektrode 15 wird durch Aufbringen und Strukturieren eines transparenten leitfähigen Materials auf die organische Passivierungsschicht 29 ausgebildet und mit der Drain-Elektrode 19b durch das Verbindungsloch hindurch elektrisch leitend verbunden.

Das Verfahren für das selektive Abätzen der organischen Passivierungsschicht ist ein Trockenätzverfahren, in dem die Passivierungsschicht durch eine Reaktion mit freien Radikalen eines Plasma-Gases in ein flüchtiges Material umgewandelt wird. Dieses Verfahren wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Fig. 4A und 4B beschrieben.

Aus den Fig. 4A und 4B sind die organische Passivierungsschicht 29, die Drain-Elektrode 19b und das Substrat 1 ersichtlich. Auf der organischen Passivierungsschicht 29 wird ein Fotolack 43 aufgebracht und derart entwickelt, daß ein vorbestimmtes Muster gebildet wird. Dann wird das Substrat 1 in eine Vakuumkammer 61 eingeführt. Ein Plasma-Gas aus CF₄/O₂ oder SF₆/O₂ wird in die Kammer 61 durch einen Gaseinlaß 51 hindurch eingeführt (Fig. 4A). Danach wird der freiliegende Bereich der organischen Passivierungsschicht 29 (der von dem entwickelten Fotolack 43 nicht bedeckte Bereich) durch Umwandeln der organischen Passivierungsschicht 29 in SiF₄ durch chemische Reaktion mit F-Radikalen aus CF₄ oder SF₆ selektive abgeätzt. Gleichzeitig wird der Fotolack 43 mit Hilfe von O₂-Gas aus CF₄/O₂ oder SF₆/O₂ verascht. Das bedeutet, daß der Fotolack und der freiliegende Bereich der organischen Passivierungsschicht gleichzeitig selektiv abgeätzt werden. Dieses herkömmliche Verfahren zum selektiven Abätzen der organischen Schicht weist die folgenden Probleme auf.

Ein erstes Problem betrifft den Fotolack. Da die Ätzrate für die organische Passivierungsschicht und die Ätzrate für den Fotolack fast gleich sind, muß die Dicke des Fotolacks 43, mit der dieser ursprünglich aufgebracht wird, ungefähr gleich der Dicke der organischen Passivierungsschicht sein. Wenn die Dicke der organischen Schicht z. B. etwa 2 µm beträgt, muß die Dicke des Fotolacks gleich oder größer als 2 µm sein. Eine Fotolackschicht mit solch einer Dicke kann nicht gleichförmig aufgebracht bzw. korrekt entwickelt werden. Deshalb kann der Fotolack 43 nach dem Ätzvorgang nicht vollständig entfernt werden und verbleibt auf der organischen Passivierungsschicht 29 (Fig. 4B). Ferner ist es schwierig, ein gutes Ätzprofil zu erzielen.

Ein zweites Problem betrifft die Oberfläche der Drain-Elektrode. Im allgemeinen ist die Drain-Elektrode aus einem Metall, wie Cr, gebildet. Wenn die organische Schicht unter Verwendung von SF₆/O₂ selektiv abgeätzt wird, wird der Kontaktwiderstand durch die Oberfläche der Cr-Schicht hindurch unerwünscht hoch. Dies führt zu einem derartigen Problem, daß eine gute elektrische Verbindung zwischen der Pixel-Elektrode und der Drain-Elektrode nicht erzielt werden kann. Auf der anderen Seite tritt dieses Problem nicht auf, wenn die organische Schicht mit Hilfe von CF₄/O₂ selektiv abgeätzt wird. Die Ätzzeit bei der Verwendung von CF₄/O₂-Gas ist jedoch länger als die Ätzzeit bei der Verwendung von SF₆/O₂-Gas. Damit wird die Herstellungszeit für die LCD länger und die Herstellungskosten steigen.

Aus Fig. 5 sind experimentell ermittelte Ergebnisse des Kontaktwiderstandes der Cr-Oberfläche ersichtlich. Die Kurve A stellt die Strom-Spannung-Charakteristik der Cr-Oberfläche dar, wenn CF₄/O₂ verwendet wird. Die Kurve B stellt die Strom-Spannungs-Charakteristik der Cr-Oberfläche dar, wenn SF₆/O₂ verwendet wird. Die Kurve A zeigt deutlich einen geringeren Widerstand. Ein möglicher Grund für dieses Phänomen ist folgender Punkt: Wenn SF₆/O₂-Gas verwendet wird, kann sich eine Oxidschicht auf der Cr-Oberfläche bilden, da Cr mit O₂-Gas reagiert. Andererseits kann sich eine Oxidschicht nicht leicht bilden, wenn der Ätzschritt unter Verwendung von CF₄/O₂ durchgeführt wird, da O₂-Gas mit C aus CF₄ unter Bildung von CO₂ oder CO reagiert.

Dementsprechend ist die Erfindung auf ein Ätzverfahren gerichtet, das bei einem Halbleiterbauteil mit einem organischen Material verwendet werden kann, und mit dem eines oder mehrere der Probleme aufgrund der Beschränkungen und Nachteile des Standes der Technik vermieden werden.

Es ist eine andere Aufgabe der Erfindung, ein verbessertes Verfahren zum selektiven Abätzen einer organischen Schicht bereitzustellen.

Es ist eine andere Aufgabe der Erfindung, ein Ätzverfahren für eine organische Schicht bereitzustellen, bei dem gleichzeit ein bei diesem Ätzverfahren als Maske verwendeter Fotolack entfernt wird.

Es ist noch eine andere Aufgabe der Erfindung die Anzahl der Verfahrensschritte zum Bilden einer LCD zu verringern.

Es ist noch eine andere Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum selektiven Abätzen bereitzustellen, bei dem die Ätzdauer verringert ist, ohne daß der Kontaktwiderstand erhöht ist.

Um dies zu erreichen weist ein Verfahren zum Herstellen eines Bauteils mit einer dünnen Schicht eines organischen Materials mit Si-Bindungsstruktur durch selektives Abätzen der organischen Schicht folgende Schritte auf: Aufbringen eines Fotolacks auf die organische Schicht; Entwickeln des Fotolacks unter Verwendung einer Maske mit einem vorbestimmten Muster; und selektives Abätzen des mit dem Fotolack beschichteten Halbleiterbauteils unter Verwendung eines Plasma-Gases.

Gemäß eines anderen Gesichtspunkts der Erfindung weist ein Verfahren zum Herstellen eines Halbleiterbauteils mit einer dünnen Schicht eines organischen Materials mit Si-Bindungsstruktur durch selektives Abätzen der organischen Schicht folgende Schritte auf: Aufbringen einer Isolierungsschicht auf die organische Schicht; Aufbringen eines Fotolacks auf die Isolierungsschicht; Entwickeln des Fotolacks unter Verwendung einer Maske mit einem vorbestimmten Muster; und selektives Abätzen des Halbleiterbauteils mit dem Fotolack unter Verwendung eines Plasma-Gases.

Gemäß eines anderen Gesichtspunkts der Erfindung weist ein Herstellungsverfahren für eine Flüssigkristallanzeige mit einem schichtartig auf einem Substrat aufgebrachten Schaltelement folgende Schritte auf: Ausbilden einer organischen Schicht durch Aufbringen eines organischen Materials mit Si-Bindungsstruktur auf das Substrat; Aufbringen eines Fotolacks auf die organische Schicht; Entwickeln des Fotolacks unter Verwendung einer Maske mit einem vorbestimmten Muster; und selektives Abätzen der organischen Schicht unter Verwendung eines Plasma-Gases, daß F-Radikale und O₂-Gas aufweist.

Gemäß eines anderen Gesichtspunkts der Erfindung weist ein Herstellungsverfahren für eine Flüssigkristallanzeige mit einem schichtartig auf einem Substrat aufgebrachten Schaltelement folgende Schritte auf: Ausbilden einer organischen Schicht durch Aufbringen eines organischen Materials mit Si-Bindungsstruktur auf das Substrat; Ausbilden einer Isolierungsschicht durch Aufbringen eines anorganischen Materials auf die organische Schicht; Aufbringen eines Fotolacks auf die anorganische Schicht; Entwickeln des Fotolacks unter Verwendung einer Maske mit einem vorbestimmten Muster; und selektives Abätzen der organischen Schicht unter Verwendung eines Plasma-Gases, das F-Radikale und O₂-Gas aufweist.

Gemäß eines anderen Gesichtspunkts der Erfindung weist ein Herstellungsverfahren für eine Flüssigkristallanzeige mit einem schichtartig auf einem Substrat aufgebrachten Schaltelement folgende Schritte auf: Ausbilden einer organischen Schicht durch Aufbringen organischen Materials mit Si-Bindungsstruktur auf das Substrat; Aufbringen eines Fotolacks auf die organische Schicht; Entwickeln des Fotolacks unter Verwendung einer Maske mit einem vorbestimmten Muster; selektives Abätzen der vom entwickelten Fotolack freigelegten organischen Schicht unter Verwendung eines SF₆-Gas und O₂-Gas aufweisenden Plasma-Gases, bis die Ätztiefe 2/3 der ursprünglichen Dicke der organischen Schicht beträgt; und selektives Abätzen der vom Fotolack nicht bedeckten organischen Schicht unter Verwendung eines CF₄-Gas und O₂-Gas aufweisenden Plasma-Gases, bis die organische Schicht vollständig abgeätzt ist.

Gemäß eines anderen Gesichtspunkts der Erfindung weist ein Herstellungsverfahren für eine Flüssigkristallanzeige mit einem Schaltelement, das eine Gate-Elektrode, eine Source-Elektrode und eine Drain-Elektrode auf einem Substrat aufweist, folgenden Schritte auf: Ausbilden einer organischen Schicht durch Aufbringen eines organischen Materials mit Si-Bindungsstruktur auf das Substrat; Aufbringen eines Fotolacks auf die organische Schicht; Entwickeln des Fotolacks unter Verwendung einer Maske mit einem vorbestimmten Muster; Bilden eines Verbindungslochs durch selektives Abätzen der vom Fotolack vollständig freigelegten organischen Schicht, unter Verwendung eines SF₆-Gas und O₂-Gas aufweisenden Plasma-Gases; und Einwirkenlassen eines Ätzmittels auf den freigelegten Bereich der Drain-Elektrode durch das Verbindungsloch hindurch.

Gemäß eines anderen Gesichtspunktes der Erfindung weist ein Verfahren zum Ausbilden eines Lochs in einer organischen Schicht folgende Schritte auf: Ausbilden einer organischen Schicht; Ausbilden einer Isolierungsschicht auf der organischen Schicht; Ausbilden eines Fotolackmusters auf der Isolierungsschicht; Entfernen eines dem Fotolackmusters entsprechenden Bereichs der Isolierungsschicht und Entfernen eines dem entfernten Bereich der Isolierungsschicht entsprechenden Bereichs der organischen Schicht, um das Loch zu bilden.

Gemäß eines anderen Gesichtspunktes der Erfindung weist ein Herstellungsverfahren für ein Loch in einer organischen Schicht für eine LCD folgende Schritte auf: Ausbilden der organischen Schicht; Ausbilden eines Fotolackmusters auf der organischen Schicht; Entfernen eines dem Fotolackmuster entsprechenden Bereichs der organischen Schicht unter Verwendung eines ersten Ätzgases; und Entfernen des verbliebenen, dem Fotolackmuster entsprechenden Bereichs der organischen Schicht unter Verwendung eines zweiten Ätzmittels.

Gemäß eines anderen Gesichtspunktes der Erfindung weist ein Verfahren für die Herstellung eines Lochs in einer organischen Schicht auf einer Metallschicht für eine LCD folgende Schritte auf: Ausbilden der Metallschicht; Ausbilden der organischen Schicht auf der Metallschicht; Ausbilden eines Fotolackmusters auf der organischen Schicht; Entfernen des dem Fotolackmuster entsprechenden Bereichs der organischen Schicht unter Verwendung eines ersten Ätzmittels, wobei die organische Schicht bis zur Oberfläche der Metallschicht selektiv abgeätzt wird; und Säubern der Oberfläche der Metallschicht unter Verwendung eines zweiten Ätzmittels.

Gemäß eines anderen Gesichtspunktes der Erfindung weist ein Verfahren für das Ausbilden eines Lochs in einer ersten Schicht auf einem ersten Substrat folgende Schritte auf: Ausbilden einer zweiten Schicht auf der ersten Schicht, Ausbilden einer eine Öffnung aufweisenden Fotolackschicht auf der zweiten Schicht; selektives Abätzen der Fotolackschicht und eines der Öffnung des Fotolacks entsprechenden Bereichs der zweiten Schicht durch Einwirkenlassen eines ersten Ätzmittels auf die erste Schicht, bis der der Öffnung des Fotolacks entsprechende Bereich der zweiten Schicht selektiv bis zur Oberfläche der ersten Schicht abgeätzt ist, wobei die Fotolackschicht in einer Teildicke auf der zweiten Schicht verbleibt, wenn der der Öffnung des Fotolacks entsprechende Bereich der zweiten Schicht bis zur Oberfläche der ersten Schicht selektiv abgeätzt ist; selektives Abätzen der Restdicke der Fotolackschicht und eines der Öffnung des Fotolacks entsprechenden Bereichs der ersten Schicht durch Einwirkenlassen eines zweiten Ätzmittels auf das beschichtete Substrat, bis die Fotolackschicht bis zur Oberfläche der zweiten Schicht abgeätzt ist, wobei ein Teil der ersten Schicht in dem der Öffnung des Fotolacks entsprechenden Bereich verbleibt, wenn die Fotolackschicht bis zur Oberfläche der zweiten Schicht abgeätzt ist; und selektives Abätzen der zweiten Schicht und eines zweiten der Öffnung des Fotolacks entsprechenden Bereichs der ersten Schicht durch Einwirkenlassen eines dritten Ätzmittels auf das beschichtete Substrat, bis der der Öffnung des Fotolacks entsprechende Bereich der ersten Schicht bis zum Boden der ersten Schicht vollständig abgeätzt ist, wobei, wenn der Bereich der ersten Schicht entsprechend der Öffnung des Fotolacks bis zum Boden der ersten Schicht abgeätzt ist, Teile der zweiten Schicht auf der ersten Schicht verbleiben.

Die Steuerung der Ätzraten für die anorganische Schicht bzw. für die organische Schicht erfolgt folgendermaßen: Die anorganische Schicht, wie SiN_x oder SiO_x, weist Si-Radikale auf. Wann die anorganische Schicht mit CF₄/O₂-Gas oder SF₆/O₂-Gas zusammentrifft, reagieren Si-Radikale der anorganischen Schicht mit F-Radikalen dieser Gase unter Bildung von SiF₄-Gas.

Somit wird die anorganische Schicht tiefenselektiv abgeätzt.

Die organische Schicht weist C-Radikale als auch Si-Radikale auf. Wenn die organische Schicht mit CF₄/O₂-Gas oder SF₆/O₂-Gas zusammentrifft, reagieren nicht nur Si-Radikale mit F-Radikalen, sondern auch C-Radikale der organischen Schicht mit O₂, wodurch CO₂ gebildet wird. Somit wird die organische Schicht geätzt.

Dementsprechend können die Ätzraten für die anorganische Schicht bzw. für die organische Schicht durch das Verhältnis von O₂ zu CF₄ und/oder SF₆ gesteuert werden.

Die Zeichnung, aus der bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung ersichtlich sind, dient zusammen mit der folgenden Beschreibung zur näheren Erläuterung der Prinzipien der Erfindung.

In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 einen Schnitt, aus dem die Struktur einer herkömmlichen LCD ersichtlich ist;

Fig. 2 eine vergrößerte Draufsicht auf eine herkömmliche LCD mit einer Passivierungsschicht aus einem organischen Material;

Fig. 3 einen Schnitt entlang der Linie I-I aus Fig. 2;

Fig. 4A einen Schnitt, aus dem der Verfahrensschritt des selektiven Abätzens einer organischen Schicht gemäß einem herkömmlichen Verfahren ersichtlich ist;

Fig. 4B einen Schnitt, aus dem der verbliebene Fotolack auf der organischen Schicht ersichtlich ist, nachdem die organische Schicht gemäß dem herkömmlichen Verfahren zum selektiven Abätzen selektiv abgeätzt wurde;

Fig. 5 einen Graph, aus dem die an der Oberfläche einer Cr-Schicht nach dem selektiven Abätzen der organischen Schicht unter Verwendung von SF₆/O₂-Gas oder CF₄/O₂-Gas gemessene Strom-Spannungs-Charakteristik ersichtlich ist;

Fig. 6a bis 6e Schnitte, aus denen Verfahrensschritte zum selektiven Abätzen der organischen Schicht gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ersichtlich sind;

Fig. 7 ein Schnitt, aus dem die Ätzprofile nach den einzelnen Verfahrensschritten des selektiven Abätzens gemäß der ersten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ersichtlich sind;

Fig. 8A bis 8E Schnitte, aus denen Verfahrensschritte für das selektiven Abätzen gemäß einer zweiten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ersichtlich ist; und

Fig. 8F und 8G Schnitte, aus denen Verfahrenschritte für das selektiven Abätzen gemäß einer dritten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ersichtlich ist.

Im folgenden wird die erste bevorzugte Ausführungsform der Erfindung unter Bezugnahme auf die Fig. 6A bis 6E und 7 beschrieben. Eine Datenleitung 119 und ein TFT (Dünnschichttransistor) werden auf einem Substrat 101 ausgebildet. Der TFT weist eine Gate-Elektrode 121a, eine Gate-Isolierungsschicht 123 und eine Source-Elektrode 119a sowie eine Drain-Elektrode 119b auf. Auf dem TFT wird eine eine Si-Bindungsstruktur aufweisende organische Passivierungsschicht 129a, wie Bezocyclobuten (BCB), gebildet. Auf der organischen Schicht 129a wird eine anorganische Schicht 129b aus einem dielektrischen Material, wie SiN_x oder SiO_x, gebildet. Die anorganische Schicht 129b wird dünner als die organische Schicht 129a ausgebildet (Fig. 6A).

Ein Fotolack 143 wird auf die anorganische Schicht 129b aufgebracht (Fig. 6B). Der Fotolack 143 wird durch eine Maske 145 hindurch belichtet, entwickelt und strukturiert (Fig. 6C). Dann wird das gesamte Substrat in eine Vakuumkammer 161 eingeführt (Fig. 6D). Die anorganische Schicht 129b und die organische Schicht 129a werden unter Verwendung von CF₄/O₂-Gas oder SF₆/O₂-Gas selektiv abgeätzt. Gleichzeitig wird der Fotolack von in dem Gas enthaltenen O₂ verascht.

Hier wird das Verhältnis von CF₄ oder SF₆ zu O₂ derart bestimmt, daß das Verhältnis der Ätzrate der anorganischen Schicht zur Ätzrate der organischen Schicht bevorzugt 1 : 5 beträgt. Somit wird ein Verbindungsloch 137 in der organischen Passivierungsschicht 129a über einem Bereich der Drain-Elektrode 119b gebildet. Die anorganische Schicht 129b verbleibt auf dem Rest der organischen Passivierungsschicht 129a (Fig. 6E).

Unter Bezugnahme auf Fig. 7 werden die Ätzprofile nach den einzelnen aufeinanderfolgenden Ätzschritten gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung näher beschrieben. Zuerst wird der freiliegende, d. h. der Öffnung des Fotolacks entsprechende Bereich der anorganischen Schicht 129b um einen Betrag T₅ unter Bildung von SiF₄-Gas aus der Reaktion zwischen der anorganischen Schicht 129b und F-Radikalen aus CF₄ oder SF₆ abgeätzt. Gleichzeitig wird der Fotolack 143 durch das in CF₄/O₂ oder SF₆/O₂ enthaltene O₂-Gas in einer Dicke von T₄ verascht (O₂-Veraschung). Hier kann das Verhältnis der Ätzrate für den Fotolack 142 zu der Ätzrate für die anorganische Schicht 129b durch Verändern des Zusammensetzungsverhältnisses von CF₄-Gas oder SF₆-Gas zu O₂-Gas eingestellt werden.

Wenn der Fotolack 143 vollständig durch das O₂-Veraschen entfernt ist, wird die anorganische Schicht 129b aufgrund einer Reaktion mit F-Radikalen weiter selektiv abgeätzt, wie mit den gestrichelten Linien in Fig. 7 gezeigt. Gleichzeitig wird der mittlere, d. h. der ursprünglichen Öffnung des Fotolacks entsprechende Bereich der organischen Schicht 129a schneller selektiv abgeätzt als die anorganische Schicht 129b, wie ebenfalls aufgrund der gestrichelten Linien aus Fig. 7 ersichtlich. Dabei wird, wie aus Fig. 7 ersichtlich, während die anorganische Schicht 129b um einen Betrag von T₁ selektiv abgeätzt wird, die organische Schicht 129a um einen größeren Betrag T₆ selektiv abgeätzt. Hier wird das Ätzprofil durch die anfänglichen Dicken der organischen Schicht 129a bzw. der anorganischen Schicht 129b und das Zusammensetzungsverhältnis von O₂ zu CF₄-Gas oder SF₆-Gas gesteuert.

Daher werden der Fotolack 143 und die anorganische Schicht 129b zusammen um den Betrag T₇ in dem Bereich selektiv abgeätzt, in dem der Fotolack ursprünglich nach seinem Strukturieren vorhanden war. Die anorganischen Schicht 129b und die organische Schicht 129a werden um einen Betrag T₂ in dem Bereich selektiv abgeätzt, in dem der Fotolack 143 entfernt wurde. Somit wird in der organischen Schicht 129a über der Drain-Elektrode 119b ein Verbindungsloch 137 ausgebildet, und die anorganische Schicht über dem Rest der organischen Schicht weist eine Restdicke T₃ auf, wie aus Fig. 7 ersichtlich.

Gemäß der ersten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist ein zusätzlicher Schritt zum Entfernen des Fotolacks 143 nicht erforderlich, da der Fotolack 143 während der Bildung des Verbindungslochs in der organischen Passivierungsschicht vollständig entfernt wird. Aufgrund der verbliebenen anorganischen Schicht 129b kann ein leitfähiges Material für die Pixel-Elektroden stabil über der organischen Passivierungsschicht 129a aufgebracht werden. Falls gewünscht, kann die anorganische Schicht jedoch durch entsprechendes Einstellen des Verhältnisses der Ätzrate für die anorganische Schicht 129b zur Ätzrate für die organische Schicht 129a oder durch entsprechendes Einstellen des Dickenverhältnisses zwischen diesen beiden Schichten in der Zeit vollständig entfernt werden, zu der das Verbindungsloch gebildet wird.

Unter Bezugnahme auf die Fig. 8A bis 8E wird im folgenden die zweite bevorzugte Ausführungsform der Erfindung beschrieben. Wie bei der ersten bevorzugten Ausführungsform werden eine Datenleitung und ein TFT auf einem Substrat 101 ausgebildet. Der TFT weist eine Gate-Elektrode, eine Gate-Isolierungsschicht, eine Source-Elektrode und eine Drain- Elektrode 119b auf. Auf dem TFT wird eine eine Si-Bindungsstruktur aufweisende, organische Passivierungsschicht 129a, wie Benzocyclobuten (BCB), gebildet (Fig. 8A).

Ein Fotolack 143 wird auf die organische Schicht 129a aufgebracht (Fig. 8B). Der Fotolack 143 wird durch eine Maske 145 hindurch belichtet, und dann entwickelt und strukturiert (Fig. 8C). Das gesamte Substrat wird dann in eine Vakuumkammer 161 eingeführt. Ein SF₆/O₂-Gas wird durch einen Einlaß 151 in die Kammer eingeführt und in einen Plasma-Zustand gebracht. Der Fotolack 143 wird durch das im SF₆/O₂-Gas enthaltenen O₂ verascht. Die organische Passivierungsschicht 129a wird in dem Bereich, in dem der Fotolack bei seinem Strukturieren entfernt worden ist, durch eine Reaktion von Si mit F-Radikalen aus SF₆ unter Bildung von SiF₄ selektiv abgeätzt. Das Ätzverfahren wird solange durchgeführt, bis nur eine dünne Restschicht der organischen Passivierungsschicht 129a in dem besagten Bereich verbleibt (Fig. 8D). Dann wird CF₄/O₂-Gas in einem Plasma-Zustand in die Vakuumkammer 161 eingeführt, so daß das SF₆/O₂-Gas durch den Gaseinlaß hindurch von CF₄/O₂-Gas ersetzt wird. Der verbliebene Fotolack 143 und die in dem besagten Bereich verbliebene organische Passivierungsschicht 129a werden gleichzeitig selektiv abgeätzt. Daher wird der Fotolack 143 vollständig verascht und ein Verbindungsloch 137 wird über der Drain-Elektrode 119b gebildet (Fig. 8E).

Bei der Verwendung von SF₆/O₂-Gas wird der erste Ätzschritt schnell durchgeführt, so daß die Herstellungszeit reduziert ist. Eine dünne Restschicht der nach dem ersten Ätzschritt verbliebenen organischen Passivierungsschicht 129a wird unter Verwendung von CF₄/O₂ selektiv abgeätzt. Deshalb kann der Kontaktwiderstand der Drain-Elektrode 119b verbessert sein.

Bei dem oben beschriebenen Verfahren gemäß der zweiten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wurde keine anorganische Schicht auf die organische Schicht aufgebracht. Eine solche anorganische Schicht auf der organischen Schicht kann jedoch auch gemäß der zweiten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung vorhanden sein.

Unter Bezugnahme auf die Fig. 8F und 8G wird im folgenden die dritte bevorzugte Ausführungsform der Erfindung beschrieben. Wie bei der zweiten bevorzugten Ausführungsform wird die organische Passivierungsschicht 129a unter Verwendung von SF₆/O₂-Gas in einer Vakuumkammer 161 selektiv abgeätzt. Bei der dritten bevorzugten Ausführungsform werden jedoch der Fotolack 143 und die organische Passivierungsschicht 129a in dem Bereich, in dem der Fotolack bei seinem Strukturieren vollständig entfernt wurde, beide vollständig in einem Schritt abgeätzt, bis eine Metalloberfläche (z. B. Cr) der Drain-Elektrode 119b freigelegt wird (Fig. 8F). In diesem Fall ist jedoch der Kontaktwiderstand hoch, da sich eine Verunreinigungsschicht 171 oder eine ähnliche Schicht auf der Cr-Schicht bildet. Deshalb muß die Verunreinungsschicht 171 in einem getrennten Ätzschritt (oder Reinigungsschritt) unter Verwendung eines geeigneten Naßätzmittels oder Trockenätzmittels entfernt werden. Das so erzielte Substrat kann unter Verwendung eines Naßätzmittels wie z. B. BHF (Buffered Hydrogen Fluorine, gepuffertes HF) oder BOE (Buffered Oxide Etchant, gepuffertes Oxidätzmittel) oder mit Hilfe eines Trockenätzverfahrens, z. B. unter Verwendung von BCl₃+O₂, gereinigt werden. Somit wird eine saubere Cr-Oberfläche erzielt (Fig. 8G).

Bei der Verwendung eines SF₆/O₂-Gases kann das Ätzverfahren schnell durchgeführt werden, so daß die Herstellungszeit verringert ist. Da die Verunreinigungsschicht 171 in einem zusätzlichen Ätzschritt entfernt wird, ist der Kontaktwiderstand der Drain-Elektrode 119b verbessert.

Bei dem oben beschriebenen Verfahren gemäß der dritten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wurde keine anorganische Schicht auf die organische Schicht aufgebracht. Eine solche anorganische Schicht auf der organischen Schicht kann jedoch auch gemäß der dritten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung vorhanden sein.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum selektiven Abätzen einer eine Si-Bindungsstruktur aufweisenden organischen Schicht. Bei der Erfindung ist kein zusätzlicher Verfahrensschritt zum Entfernen des Fotolacks erforderlich, da der Fotolack durch das im Ätzgas enthaltene O₂-Gas verascht wird. Dies wird durch Steuern des Zusammensetzungsverhältnisses des CF₄-Gases (oder SF₆-Gases) zum O₂-Gas erzielt. Ferner ist die Verbindung zwischen der Metallschicht und den Pixel-Elektroden verbessert, da keine Verunreinigungsschicht, wie eine Oxidschicht, am Übergang zwischen den beiden Schichten nicht gebildet ist. Dies resultiert aus dem zweistufigen Verfahren; zuerst wird die organische Schicht unter Verwendung von SF₆/O₂ selektiv abgeätzt und dann wird die verbliebene organische Schicht oder eine Verunreinigungsschicht entfernt. Deshalb wird es möglich, eine hochqualitative LCD in einer kürzeren Ätzzeit (Herstellungszeit) herzustellen.

Somit wird durch die Erfindung ein Ätzverfahren für ein organisches Material bereitgestellt, bei dem ein anorganisches Material auf das organische Material aufgebracht wird. Zuerst wird ein Fotolack aufgebracht und entwickelt, und dann werden das organische Material und das anorganische Material in den Bereichen entsprechend den Öffnungen des strukturierten Fotolacks selektiv abgeätzt, während der Fotolack durch CF₄/O₂ (oder SF₆/O₂)-Gas verascht wird. Gemäß eines anderen Verfahrens werden das organische Material und der Fotolack unter Verwendung von SF₆/O₂-Gas selektiv abgeätzt, bis eine kleine Restschicht des organischen Materials verbleibt, und dann werden das verbliebene organische Material und der Fotolack unter Verwendung von CF₄/O₂ selektiv abgeätzt. Gemäß eines noch anderen Verfahrens werden das organische Material und der Fotolack vollständig unter Verwendung eines SF₆/O₂-Gases abgeätzt, und dann wird die Verunreinigungsschicht auf der freigelegten Metallschicht unter Verwendung eines Metallätzmittels oder eines Trockenätzmittels abgeätzt.

Bei der ersten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird, um ein gutes Ätzprofil der organischen Schicht zu erzielen, eine anorganische Schicht auf die organische Schicht aufgebracht. Dann wird ein Fotolack auf die anorganische Schicht aufgebracht und der Fotolack wird entwickelt. Danach werden die Schichten unter Verwendung eines CF₄/O₂ oder SF₆/O₂- Gases selektiv abgeätzt. Während der Fotolack unter Verwendung des O₂-Gases verascht wird, werden die anorganische Schicht und die organische Schicht in dem der Öffnung des Fotolacks entsprechenden Bereich gleichzeitig durch das CF₄-Gas oder SF₆-Gas selektiv abgeätzt. Durch geeignetes Steuern der Ätzraten durch Verändern des Zusammensetzungsverhältnisses des CF₄-Gases (oder SF₆-Gases) zum O₂-Gas kann der Fotolack durch das O₂-Gas vollständig entfernt werden und ein gutes Ätzprofil der organischen Schicht kann erzielt werden. Zusätzlich kann die Dicke der verbliebenen anorganischen Schicht auf der organischen Schicht gesteuert werden. Somit wird es möglich, gute Hafteigenschaften der organischen Schicht für ein über die organische Schicht aufzubringendes Material zu erzielen.

Gemäß der zweiten bevorzugten Ausführungsform wird die organische Schicht unter Verwendung von SF₆/O₂-Gases selektiv abgeätzt, bis ein kleiner Rest der Schicht verbleibt, und dann wird die verbliebene organische Schicht unter Verwendung eines CF₄O₂-Gases selektiv abgeätzt. Auf diese Weise kann sich auf der Metallschicht keine Verunreinigungsschicht bilden. Bei einem anderen Verfahren gemäß der dritten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird die organische Schicht vollständig unter Verwendung von SF₆/O₂ selektiv abgeätzt, und dann wird die Verunreinigungsschicht auf der Metallschicht unter Verwendung eines Metallätzmittels oder eines Trockenätzmittels entfernt. Aus diesem Grund weist ein auf die Metallschicht aufgebrachtes Material einen guten elektrischen Kontakt mit der Metallschicht auf. Somit kann eine Verunreinigungsschicht auf der Metalloberfläche (z. B. Cr-Oberfläche), die sich während des Ätzverfahrens der organischen Schicht gebildet hat, gemäß der dritten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung entfernt werden.

Claims

1. Verfahren zum Ausbilden eines Lochs in einer organischen Schicht auf einem Substrat (101) für ein LCD mit folgenden Schritten:

(a) Ausbilden einer Isolierungsschicht (129b) auf der organischen Schicht;
(b) Ausbilden einer Fotolackschicht (143) auf der Isolierungsschicht (129b), wobei die Fotolackschicht (143) ein Fotolackmuster mit einer Öffnung aufweist;
(c) Aussetzen des Substrates (101) mit der organischen Schicht (129a), der Isolierungsschicht (129b) und der Fotolackschicht (143) wenigstens einem Ätzgase, bis der der Öffnung des Fotolacks (143) entsprechende Bereich der organischen Schicht (129a) bis zum Boden der organischen Schicht (129a) selektiv abgeätzt ist und die Fotolackschicht (143) vollständig entfernt ist;

wobei die Ätzrate/Ätzraten des Ätzgases/der Ätzgase für die Isolierungsschicht (129b) kleiner ist/sind als die Ätzrate/die Ätzraten des Ätzgases/der Ätzgase für die organische Schicht (129a); und
die anfängliche Dicke der organischen Schicht (129a) und die anfängliche Dicke der Isolierungsschicht (129b) derart gewählt sind, daß die Isolierungsschicht (129b), in dem Bereich, in dem sie ursprünglich mit dem Fotolack (143) bedeckt war, wenigstens mit einer Restdicke auf der organischen Schicht (129a) verbleibt, wenn der Bereich der organischen Schicht (129a) entsprechend der Öffnung des Fotolacks (143) bis zum Boden der organischen Schicht (129a) selektiv abgeätzt ist, um das Loch zu bilden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei wenigstens eines der Ätzgase F-Radikale und O₂ aufweist.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei wenigstens eines der Ätzgase SF₆ und/oder CF₄ aufweist.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die
organische Schicht (129a) direkt auf einer Metallschicht ausgebildet wird; und
zuerst SF₆/O₂ und dann CF₄/O₂ als Ätzgas verwendet werden.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die organische Schicht (129a) direkt auf einer Metallschicht ausgebildet wird;
wobei der der Öffnung des Fotolacks (143) entsprechende Bereich der organischen Schicht (129a) bis zur Oberfläche der Metallschicht selektiv abgeätzt wird; und
die Oberfläche der Metallschicht unter Verwendung eines Ätzgases oder eines Naßätzmittels gereinigt wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 oder 5, wobei die Metallschicht Cr aufweist.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 oder 6, wobei das Ätzgas für das Ätzverfahren SF₆/O₂ ist.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, wobei das Naßätzmittel zum Reinigen der Oberfläche der Metallschicht gepuffertes HF (BHF) und/oder gepuffertes Oxidätzmittel (BOE) ist.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, wobei das Ätzgas zum Reinigen der Oberfläche der Metallschicht BCl₃/O₂ ist.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die Isolierungsschicht (129b) ein anorganisches Material aufweist.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei die organische Schicht (129a) eine Si-Bindungsstruktur aufweist.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei die organische Schicht (129a) Benzocyclobuten aufweist.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei die Isolierungsschicht (129b) SiN_x und/oder SiO_x aufweist.

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13 zum Herstellen einer organischen Schicht (129a) mit einem Loch für eine Dünnschichttransistor auf einem Substrat (101) für ein LCD.

15. Verfahren zum Bilden eines Lochs in einer organischen Schicht (129a), die direkt auf einer Metallschicht auf einem Substrat (101) für ein LCD ausgebildet ist, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist:

(a) Ausbilden einer Fotolackschicht (143) auf der organischen Schicht (129a), wobei die Fotolackschicht (143) ein Fotolackmuster mit einer Öffnung aufweist;
(b) Aussetzen des Substrates (101) mit der organischen Schicht (129a) und der Fotolackschicht (143) einem ersten Ätzgas, bis der der Öffnung des Fotolacks (143) entsprechende Bereich der organischen Schicht (129a) so weit selektiv abgeätzt ist, daß die organische Schicht (129a) nur mit einer geringen Dicke auf der Metallschicht verbleibt;
(c) Aussetzen des Substrates (101) mit der organischen Schicht (129a) und der verbliebenen Fotolackschicht (143) einem zweiten Ätzgas, bis die verbliebene Fotolackschicht (143) und die verbliebene organische Schicht (129a) mit der geringen Dicke vollständig entfernt sind, wobei die Oberfläche der Metallschicht in diesem Bereich freigelegt wird;

wobei die Ätzrate des ersten Ätzgases für die organische Schicht (129a) größer ist als die Ätzrate des zweiten Ätzgases für die organische Schicht (129a).

16. Verfahren nach Anspruch 15, wobei das erste Ätzgas SF₆/O₂ aufweist und das zweite Ätzgas CF₄/O₂ aufweist.

17. Verfahren zum Ausbilden eines Lochs in einer organischen Schicht (129a), die direkt auf einer Metallschicht auf einem Substrat (101) für eine LCD ausgebildet ist, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist:

(a) Ausbilden einer Fotolackschicht (143) auf der organischen Schicht (129a), wobei die Fotolackschicht (143) eine Öffnung und ein Fotolackmuster aufweist;
(b) Aussetzen des Substrats (101) mit der Metallschicht, der organischen Schicht (129a) und der Fotolackschicht (143) einem ersten Ätzgas, bis die Fotolackschicht (143) und der der Öffnung des Fotolacks (143) entsprechende Bereich der organischen Schicht (129a) vollständig entfernt sind, wodurch die Oberfläche der Metallschicht in dem der Öffnung im Fotolack (143) entsprechenden Bereich freigelegt wird;
(c) Aussetzen des Substrates (101) mit der Metallschicht und der organischen Schicht (129a) einem Naßätzmittel oder einem zweiten Ätzgas zum Reinigen der freigelegten Oberfläche der Metallschicht.

18. Verfahren nach Anspruch 17, wobei das erste Ätzgas SF₆/O₂ aufweist, und das Naßätzmittel zum Reinigen der Oberfläche der Metallschicht gepuffertes HF (BHF) und/oder ein gepuffertes Oxidätzmittel (BOE) ist.

19. Verfahren nach Anspruch 17, wobei das erste Ätzgas SF₆/O₂ aufweist, und das zweite Ätzgas zum Reinigen der Oberfläche der Metallschicht BCl₃/O₂ ist.

20. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 19, wobei die Metallschicht Cr aufweist.

21. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 20, wobei die organische Schicht (129a) eine Si-Bindungsstruktur aufweist.

22. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 21, wobei die organische Schicht (129a) Benzocyclobuten aufweist.