JP2004296729A

JP2004296729A - Method for manufacturing semiconductor device

Info

Publication number: JP2004296729A
Application number: JP2003086237A
Authority: JP
Inventors: Shinji Maekawa; 慎志前川
Original assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Current assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Priority date: 2003-03-26
Filing date: 2003-03-26
Publication date: 2004-10-21

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To simplify a manufacturing process and a device therefor and reduce a manufacturing cost concerning not only a thin-film transistor formed of amorphous semiconductor film, but also a crystalline semiconductor film with high electron mobility, so as to meet a demand such as a large-sized screen of a liquid crystal television set. <P>SOLUTION: Steps such as cleaning, film forming, adding of a metal catalyst, heat treatment, laser irradiation, etching are continuously conducted at an atmospheric pressure or under a nearly atmospheric pressure, while moving a plurality of plasma generating means arranged linearly or in a needle-like manner, or objects to be processed. Thanks to the manufacturing method, the space saving of a manufacturing line and efficiency can be realized, and the quality of a display panel and productivity can be greatly improved in its manufacturing process. Furthermore, the manufacturing cost can be reduced and a display device best suited to global environment can be provided. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、大気圧又は大気圧近傍下で行う洗浄方法、薄膜の成膜、金属触媒の添加、ゲッタリング薄膜の作製及び除去方法に関する。また、薄膜を成膜及び除去する半導体製造装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
最近、薄膜トランジスタを用いた高性能な半導体装置（具体的には液晶表示装置、ＥＬ表示装置その他の表示装置）に関して研究が進められている。特に高速性や高機能性が要求される半導体装置においては、高移動度を有する薄膜トランジスタ（以下、ＴＦＴと表記する）を実現する必要があり、その半導体膜の結晶性を改善する方法として、半導体膜にニッケル元素（Ｎｉ）を代表とする非晶質珪素膜の結晶性を促進させる金属元素（以下、単に金属元素と表記する）を添加、成膜又は塗布（合わせて、金属元素を形成するという）し、その後加熱して結晶性半導体膜を形成する結晶化工程が行われている。
【０００３】
このような結晶化の工程において、Ｎｉを代表とする結晶化を促進する金属元素を用いることで、大粒径の結晶性半導体膜が得られ、更には粒界と粒界とが繋がる確率が高く、粒内欠陥が少ない結晶性半導体膜が得られている。
【０００４】
一方、絶縁表面上の薄膜を用いて形成された薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）は集積回路等に広く応用され、多くの場合スイッチング素子として用いられる。そのうち、ＴＦＴを使用した表示パネルは、特に大型の表示装置に用途が拡大していることから、更に画面サイズの高精細化、高開口率化、高信頼性化、大型化の要求が高まっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
液晶テレビなど画面大型化の要求に対応するためには、成膜工程、エッチング工程、洗浄工程、露光工程に関する製造装置も画面サイズに合わせて大きくする必要があり、特に成膜装置やエッチング装置など高真空機能をもった装置は画面の大型化に合わせて装置の製造コストも上がる問題が生じる。
【０００６】
非晶質半導体膜で形成された薄膜トランジスタのみならず、電子移動度が高い結晶性半導体膜についても表示装置の表示部以外の駆動回路など高い機能を持つ部分に利用され、これらの部分についても面積が拡大される要望はある。
【０００７】
また、クリ−ンル−ムで薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）は集積回路を作製するうえでかなり多くの純水を使用しクリ−ンル−ムで純水を供給するコストも増加している問題も生じている。
【０００８】
そこで、本発明は、結晶性半導体膜を用いる薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）の製造に関わる純水使用量を低減し、製造プロセス及びそれに用いる装置の簡略化、及び製造コストの削減を図ることを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決するために、本発明においては以下の手段を講じる。
【００１０】
大気圧もしくは大気圧近傍圧力下で絶縁表面上に一対の電極間にグロ−放電プラズマ処理及びＵＶ処理によってクリ−ニング処理を行う。前記クリ−ニング処理のガスにＨｅ、Ｎｅ、Ａｒ、Ｋｒ、Ｘｅ等の不活性ガス又は酸素、窒素、水素のいずれかを用いる。電極に電力を供給する電源は、直流電源、又は高周波電源を適用可能である。直流電源を用いる場合には、放電を安定化するために間欠的に電力を供給するものが好ましく、その周波数が５０Ｈｚ〜１００ｋＨｚ、パルス持続時間が１〜１０００μｓｅｃとすることが好ましい。前記絶縁表面上に大気圧近傍圧力下で一対の電極間にグロ−放電プラズマ処理によって絶縁膜の下地を形成し、前記絶縁膜の下地上に非晶質珪素膜を連続的に形成する。前記非晶質珪素膜上に結晶化を助長する金属元素を含む電極間にグロ−放電プラズマ処理を行う方法によって金属元素を添加し、前記非晶質珪素膜を加熱して結晶性珪素膜を形成しする。前記金属元素と同一元素の電極は、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ｃｕ、Ａｕから選ばれた一種、又は複数種類の元素が用いられる。プロセスガスとしてＨｅ、Ｎｅ、Ａｒ、Ｋｒ、Ｘｅ等の不活性ガス又は酸素、窒素、水素のいずれかを用いる。
【００１１】
熱処理後は、大気圧もしくは大気圧近傍圧力下で前記結晶性半導体膜上に一対の電極間にグロ−放電プラズマ処理によって半導体膜表面で自然酸化膜を除去し撥水性を出すためのクリ−ニング処理を行う。前記クリ−ニング処理のガスに水素など還元性のあるガスを用いる。必要に応じてＨｅ、Ｎｅ、Ａｒ、Ｋｒ、Ｘｅ等の不活性ガス又は酸素、窒素のいずれかを希釈ガスとして用いても良い。前記結晶性珪素膜にＸｅＣｌ（３０８ｎｍ）のエキシマレ−ザ−光を照射する。前記結晶性半導体膜上に大気圧もしくは大気圧近傍圧力下一対の電極間にグロ−放電プラズマ処理及びＵＶ処理によってクリ−ニング処理を行う。前記クリ−ニング処理のガスにＨｅ、Ｎｅ、Ａｒ、Ｋｒ、Ｘｅ等の不活性ガス又は酸素、窒素のいずれかを用い、親水性を出すことを目的とする。前記結晶性珪素上に大気圧もしくは大気圧近傍圧力下で一対の電極間にグロ−放電プラズマ処理によって非晶質珪素膜を成膜し、前記非晶質膜を加熱してゲッタリングを行う。前記非晶質膜を大気圧もしくは大気圧近傍圧力でエッチングして結晶成長に用いた金属不純物を前記結晶性半導体膜から除去する。
【００１２】
洗浄、成膜、金属触媒の添加、熱処理、レ−ザ−照射、エッチングの工程は大気圧又は大気圧近傍下で連続的に、線状又は針状に配置された複数のプラズマ発生手段又は被処理物を移動して処理することを特徴とする。本処理には、真空設備を必要としないために、生産性の向上や、作製費用の低減を可能とする。上記した各工程の大気圧又は大気圧近傍の圧力とは、１．３０×１０^１〜１．３１×１０^５Ｐａとすれば良い。ドライ方式洗浄は薬液の浸透が困難なミクロン以下の微細構造での有機系汚染の原子レベルまでの高度な洗浄が可能である。また、ドライ方式で洗浄を行うことで、純水使用量を大幅に節約でき、製造コストの低減が図れ、廃液処理がいらず、環境負荷が小さいメリットがある。
【００１３】
上記構成を有する本発明は、製造ラインの省スペ−ス化、効率化が図れ、表示パネルの製造で大幅な品質向上、生産性向上、製造コスト低減に貢献し、地球環境に適応した表示装置の作製方法を提供することができる。また、生産に連結したインライン処理が可能な大気圧方式のため、高速、連続処理が可能である。更に所望の箇所に必要な量の材料のみを用いればよいため、無駄な材料が僅かとなることから材料の利用効率の向上、さらには作製費用の削減を実現する。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の態様について図面を用いて詳細に説明する。但し、本発明は以下の説明に限定されず、本発明の趣旨及びその範囲から逸脱することなくその形態及び詳細を様々に変更し得ることは当業者であれば容易に理解される。従って、本発明は以下に示す実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。尚、以下に説明する本発明の構成において、同じものを指す記号は異なる図面間で共通して用いることとする。
【００１５】
まず本発明の特徴として、大気圧又は大気圧近傍下でクリ−ニング処理、成膜処理、金属触媒添加処理、熱処理、エッチング処理を行うことが挙げられる。そこで、図面を用いて、本発明において用いられるプラズマ処理装置の一例について説明する。
【００１６】
図１に大気圧又は大気圧近傍下でクリ−ニング処理、成膜処理、金属触媒添加処理、エッチング処理を行う装置のノズル構成を示す。ノズル体１０１にはクリ−ニングや成膜やエッチングやなどの表面処理を行うための気体を供給する気体供給手段１０３とその排気手段１０６、不活性気体供給手段１０７とその排気手段１１０が接続されている。気体供給手段１０３から供給される気体は、内周気体供給筒内１００にてプラズマ化或いは反応性のラジカル又はイオン種を生成して気体噴出口１０４から被処理体に吹き付ける。その後、当該気体は外周気体排気筒１０５から排気手段１０６により排出する。その外郭には不活性気体供給口１０５が設けられ、さらに最外郭に排気口１０９を設けることによりガスカ−テンを形成し、処理空間と周辺雰囲気とを遮断する構成となっている。上記した各工程の大気圧又は大気圧近傍の圧力とは、１．３×１０^１〜１．３１×１０^５Ｐａとすれば良い。
【００１７】
また、気体供給手段１０３と気体排出手段１０６との間に気体精製手段１１２を設け、気体を循環させる構成を組み入れても良い。このような構成を組み入れることにより、気体の消費量を低減することができる。また、排気手段１０６から排出される気体を回収して精製し、再度気体供給手段１０３で利用する形態としても良い。
【００１８】
大気圧又は大気圧近傍の圧力で安定な放電を維持するためには、ノズル体と被処理物の間隔は５０ｍｍ以下が良く、好ましくは１０ｍｍ以下とすれば良い。
【００１９】
このノズル体の形状は、内周気体供給筒１００の内側に備えられた電極１０２を中心とした同軸円筒型とするのが最も望ましいが、同様に局所的にプラズマ化した処理気体を供給できる構成であればこれに限定されない。
【００２０】
次にノズル形状を示す図２について説明する。図２（Ａ）は大気圧又は大気圧近傍の圧力で線状にプラズマ処理を行うノズル２００と被処理基板２０１とノズル２００に印可する電源２０２で構成されている。図２（Ｂ）は大気圧又は大気圧近傍の圧力で針状にプラズマ処理を行うノズル２０３と被処理基板２０４と針状ノズル２０３に印可する電源２０５で構成されている。図２（Ａ）はノズル体２００が基板２０１に対して線状に処理を行い、ノズル２００に対し基板２０１が水平に移動する。図２（Ｂ）は針状形状のノズル体２０３の先端部が基板２０４に対して自由に移動し、局所的に処理を行うが基板がノズル体２０３の位置に移動してもよい。図２はノズル形状が線状か針状という点を強調しているため、ガス導入部などは省いてある。
【００２１】
電極１０２としてはステンレス、真鍮、その他の合金や、アルミニウム、ニッケル、その他の単体金属を用い、棒状、球状、平板状、筒状等の形状で形成すれば良い。電極１０２に電力を供給する電源１１１は、直流電源、又は高周波電源を適用可能である。直流電源を用いる場合には、放電を安定化するために間欠的に電力を供給するものが好ましく、その周波数が５０Ｈｚ〜１００ｋＨｚ、パルス持続時間が１〜１０００μｓｅｃとすることが好ましい。
【００２２】
処理気体の選択は、クリ−ニングを行う目的ではＨｅ、Ｎｅ、Ａｒ、Ｋｒ、Ｘｅ等の不活性ガス又は酸素、窒素、水素のいずれかを用いる。非晶質膜を形成する場合はシランに代表される珪化物気体を用いれば良い。下地窒化珪素膜膜や酸化珪素膜を成膜する場合は、珪化物気体に亜酸化窒素などの酸化物気体や窒化物気体を混合すれば良い。シリコンなどの半導体膜をエッチング加工するため目的においては、四フッ化炭素（ＣＦ_４）、三フッ化窒素（ＮＦ_３）、六フッ化硫黄（ＳＦ_６）、その他のフッ化物気体と、酸素（Ｏ_２）などを適宜組み合わせて使用すれば良い。また、放電を安定的に持続させるために、これらのフッ化物気体を、ヘリウム、アルゴン、クリプトン、キセノン等の希ガスで希釈して用いても良い。
【００２３】
ガスカ−テンを形成するために用いる気体は、ヘリウム、アルゴン、クリプトン、キセノン等の希ガス、窒素等の不活性気体を用いる。このガスカ−テン機能により、プラズマ化した処理気体が被処理物に作用する反応空間が前記した不活性気体で囲まれて周囲雰囲気と遮断される。
【００２４】
大気圧又は大気圧近傍の圧力は、１．３０×１０^１〜１．３１×１０^５Ｐａとすれば良い。この内、反応空間を大気圧よりも減圧に保つためにはノズル体及び被処理基板を閉空間を形成する反応室内に保持して、排気手段により減圧状態を維持する構成とすれば良い。この場合においても選択的な処理をするにはガスカ−テン機構を設置することは有効である。
【００２５】
次に図３を用いて大気圧又は大気圧近傍下で結晶化珪素膜を形成する手法について説明する。
【００２６】
図３はベルトコンベア状の構成になっており、透光性を有する基板３０８を移動させ種々の処理を行う構成である。基板３０８は基板移動のためのロ−ラ−３０９の回転によって図３の右方向へ移動する。ロ−ラ−は図のようにロ−ラ−の支え３１０上に乗っている。各処理後、基板は右側の基板３１１の位置まで移動する。
【００２７】
処理工程について説明する。最初に、透光性を有する基板上にノズル３００を用いて大気圧又は大気圧近傍下でＨｅ、Ｎｅ、Ａｒ、Ｋｒ、Ｘｅ等の不活性ガス又は酸素、窒素、水素のいずれかを用い、グロ−放電プラズマ処理を行いクリ−ニングを行う。クリ−ニング後、同ノズルで窒化珪素膜、酸化珪素膜、非晶質珪素膜を連続成膜する。
【００２８】
次に、ノズル３０１を用い、非晶質珪素膜上に大気圧又は大気圧近傍下のグロ−放電プラズマ処理で金属触媒添加処理を行う。ノズル３０１の電極はＦｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ｃｕ、Ａｕから選ばれた一種又は複数種類の触媒金属と同じ元素を用いる。導入されるガスはＨｅ、Ｎｅ、Ａｒ、Ｋｒ、Ｘｅなどの希ガス又は酸素、窒素、水素のいずれかを用いる。
【００２９】
そして、加熱手段３０２で熱処理を行い非晶質珪素膜の結晶化を行う。金属触媒が添加されることで結晶化は触媒金属を用いない場合と比較すると、低温かつ短時間で結晶化ができる。加熱手段として、ファ−ネスアニ−ルや、ハロンゲンランプも用いることができる。
【００３０】
次に、結晶化珪素膜をノズル３０３を用い、大気圧又は大気圧近傍下のプラズマ処理によって結晶化珪素膜の自然酸化膜を除去する。水素などの還元性ガスを用いる。
【００３１】
自然酸化膜除去を行った結晶化珪素膜について、レ−ザ−照射３０４を行う。ＸｅＣｌ（３０８ｎｍ）、ＫｒＦ（２４８ｎｍ）のエキシマレ−ザ−光を照射する。エキシマレ−ザ−の替わりに固体レ−ザ−を用いても良い。固体レ−ザ−は一般的に知られているものを用いることができ、ＹＡＧレ−ザ−（通常はＮｄ：ＹＡＧレ−ザ−を指す）、Ｎｄ：ＹＶＯ_４レ−ザ−、Ｎｄ：ＹＡｌＯ_３レ−ザ−、ルビ−レ−ザ−、Ｔｉ：サファイアレ−ザ−、ガラスレ−ザ−などを用いることができる。特に、コヒ−レント性やパルスエネルギ−で優位なＹＡＧレ−ザ−が好ましい。ＹＡＧレ−ザ−の基本波（第１高調波）は１０６４ｎｍと波長が長いので、第２高調波（波長５３２ｎｍ）、、第３高調波（波長３５５ｎｍ）、若しくは、第４高調波（波長２６６ｎｍ）を用いるのが好ましい。
【００３２】
そして、結晶性半導体膜上にノズル３０５により、大気圧もしくは大気圧近傍圧力下プラズマ処理及びＵＶ処理によってクリ−ニング処理を行う。クリ−ニング処理のガスにＨｅ、Ｎｅ、Ａｒ、Ｋｒ、Ｘｅ等の不活性ガス又は酸素、窒素のいずれかを用い、親水性を出すことを目的とする。その後、連続して結晶性珪素上に大気圧もしくは大気圧近傍圧力下でグロ−放電プラズマ処理によって非晶質珪素膜を成膜する。
【００３３】
さらに、前記非晶質膜を加熱手段３０６によってしてゲッタリングを行う。加熱手段については３０２と同様な手法で行う。
【００３４】
そして、金属触媒のゲッタリングを行った、非晶質珪素膜をノズル３０７を用いて大気圧もしくは大気圧近傍圧力下プラズマ処理によってエッチングを行う。導入されるガスは、四フッ化炭素（ＣＦ_４）、三フッ化窒素（ＮＦ_３）、六フッ化硫黄（ＳＦ_６）、その他のフッ化物気体と、酸素（Ｏ_２）などを適宜組み合わせて使用すれば良い。また、放電を安定的に持続させるために、これらのフッ化物気体を、ヘリウム、アルゴン、クリプトン、キセノン等の希ガスで希釈して用いても良い。そして、連続して自然酸化膜を水素などの還元性ガスを用いてエッチングする。エッチングの手法は湿式で現像液などのアルカリ溶液でエッチングし、フッ酸で自然酸化膜を除去しても良い。
【００３５】
以上のようにして結晶性珪素膜を大気圧又は大気圧近傍圧力下で、プラズマを用いた成膜、エッチング、洗浄、触媒金属添加などの手法を用いて形成することができた。プラズマ照射は線状処理によって説明したが、図２（Ｂ）のように針状で局所的に処理しても良い。
【００３６】
【実施例】
［実施例１］
本発明の実施例を図４〜図８により説明する。ここでは、同一基板上に画素部と、画素部の周辺に設ける駆動回路のＴＦＴ（ｎチャネル型ＴＦＴ及びｐチャネル型ＴＦＴ）を同時に作製する方法について詳細に説明する。すべての成膜、洗浄、エッチングは大気圧又は大気圧近傍下のプラズマ処理により行う。
【００３７】
基板１５００のサイズは、６００ｍｍ×７２０ｍｍ、６８０ｍｍ×８８０ｍｍ、１０００ｍｍ×１２００ｍｍ、１１００ｍｍ×１２５０ｍｍ、１１５０ｍｍ×１３００ｍｍ、１５００ｍｍ×１８００ｍｍ、１８００ｍｍ×２０００ｍｍ、２０００ｍｍ×２１００ｍｍ、２２００ｍｍ×２６００ｍｍ、または２６００ｍｍ×３１００ｍｍのような大面積基板を用い、製造コストを削減することが好ましい。基板１５００の上に実施の形態で示したように、大気圧及び大気圧近傍下でプラズマ処理により、膜厚５０〜１００ｎｍの下地絶縁膜１５０１ａおよび膜厚５０〜１００ｎｍの膜厚の下地絶縁膜１５０１ｂを積層成膜して形成する。成膜前の基板洗浄について同装置で大気圧及び大気圧近傍下のプラズマ処理で行った。導入するガスはＨｅ、Ｎｅ、Ａｒ、Ｋｒ、Ｘｅ等の不活性ガス又は酸素、窒素、水素のいずれかを用いる。電源は、直流電源、又は高周波電源を適用可能である。直流電源を用いる場合には、放電を安定化するために間欠的に電力を供給するものが好ましく、その周波数が５０Ｈｚ〜１００ｋＨｚ、パルス持続時間が１〜１０００μｓｅｃとすることが好ましい。上記した各工程の大気圧又は大気圧近傍の圧力とは、１．３０×１０^１〜１．３１×１０^５Ｐａとすれば良い。下地絶縁膜１５０１（１５０１ａ、１５０１ｂ）は、基板１５００から半導体層への不純物拡散を防ぐために形成される。本実施例では、低アルカリガラスを用い、下地絶縁膜１５０１ａには膜厚１００ｎｍの窒化珪素膜を下地絶縁膜１５０１ｂには膜厚１００ｎｍの酸化珪素膜をそれぞれ大気圧及び大気圧近傍下でプラズマ処理により成膜した。また本実施例では、下地絶縁膜を二層の積層成膜しているが、不純物拡散の防止効果を得られるなら、一層あるいは三層以上の積層としてもよい。なお、ＴＦＴ作製工程では、ガラスや石英等の透光性を有するものを用いるが、本実施例においては、上面発光型の発光装置を作製するため、各工程における処理温度に耐えうるものであれば、透光性を有するものに限らず他の基板を用いてもよい。
【００３８】
次に、下地絶縁膜１５０１の上に半導体膜１５０２ａ〜１５０２ｄを形成する
。
【００３９】
本実施例では、非晶質半導体膜として膜厚５５ｎｍの非晶質珪素膜を大気圧及び大気圧近傍下でプラズマ処理により形成した。なお、非晶質珪素膜以外に、非晶質シリコンゲルマニウム（Ｓｉ_１−ＸＧｅ_Ｘ（Ｘ＝０．０００１〜０．０２））等の非晶質半導体膜を用いてもよい。或いは、非晶質半導体膜を結晶化して結晶質半導体膜を得るのではなく、結晶質半導体膜を成膜してもよい。膜厚に関しても上記の膜厚に限らず適宜変更して構わない。
【００４０】
次いで、非晶質半導体膜１５０２ａ〜１５０２ｄに大気圧及び大気圧近傍下でＮｉなどの金属触媒を添加する。この時プラズマを発生させる電極には金属触媒と同じ元素を用い、Ａｒなどの不活性ガスをプラズマ化させて添加する。また、大気圧及び大気圧近傍下のスパッタ装置でＡｒ雰囲気中に直流電源を金属触媒と同じ元素のタ−ゲットに印可して非晶質半導体膜に金属触媒を添加してもよい。本実施例では、ニッケルを非晶質半導体膜上に添加させた後、ハロゲンランプで７５０℃、１８０秒で加熱処理を行う。ファ−ネス炉で水素化（５００℃、１時間）続けて熱結晶化（５５０℃、４時間）を行っても良い。そして、結晶性半導体膜上において大気圧及び大気圧近傍下で還元性のガス、例えば水素などを用い自然酸化膜を除去する。更に結晶化を改善するためのレ−ザ−アニ−ル処理を行って、結晶性半導体膜を形成する。また、レ−ザ−結晶化法で結晶質半導体膜を作製する場合には、パルス発振型または連続発振型のエキシマレ−ザ−やＹＡＧレ−ザ−、ＹＶＯ_４レ−ザ−を用いることができる。これらのレ−ザ−を用いる場合には、レ−ザ−発振器から放出されたレ−ザ−光を光学系で線状に集光し半導体膜に照射する方法を用いるとよい。結晶化の条件は、実施者が適宜選択すればよい。
【００４１】
次に結晶性半導体膜に大気圧及び大気圧近傍下でＨｅ、Ｎｅ、Ａｒ、Ｋｒ、Ｘｅ等の不活性ガス又は酸素、窒素、のいずれかを用いる。本実施例では酸素のプラズマ処理を行い表面を親水性にする。親水性処理後、結晶性半導体膜上に非晶質珪素膜を２０〜１５０ｎｍ形成する。非晶質硅素膜はシランにＡｒなどの不活性ガスを混ぜてもよい。
【００４２】
非晶質硅素膜形成後、ハロゲンランプで７５０℃、１８０秒で加熱処理を行い、ゲッタリングを行う。加熱処理はファ−ネス炉を用いてもよい。
【００４３】
そして、大気圧及び大気圧近傍下で非晶質硅素膜をエッチングする。ガスは、四フッ化炭素（ＣＦ_４）、三フッ化窒素（ＮＦ_３）、六フッ化硫黄（ＳＦ_６）、その他のフッ化物気体と、酸素（Ｏ_２）などを適宜組み合わせて使用すれば良い。また、放電を安定的に持続させるために、これらのフッ化物気体を、ヘリウム、アルゴン、クリプトン、キセノン等の希ガスで希釈して用いても良い。そして、連続して自然酸化膜を水素などの還元性ガスを用いてエッチングする。エッチングの手法は湿式で現像液などのアルカリ溶液でエッチングし、フッ酸で自然酸化膜を除去しても良い。以上の工程によって結晶化硅素膜は、結晶化で用いた不純物金属を除去できた。
【００４４】
次に、結晶質珪素膜をフォトリソグラフィーによるパターニングおよびエッチングにより所望の形状に加工し、半導体膜１５０２ａ〜１５０２ｄを形成した。半導体層形成の際も大気圧及び大気圧近傍下でエッチングする。
【００４５】
なお、半導体膜１５０２ａ〜１５０２ｄを形成する前、もしくは形成した後、ＴＦＴの閾値を制御するための不純物添加（チャネルドープ）を行ってもよい。添加する不純物としては、ボロン又は燐などを用いればよい。
【００４６】
次に、半導体膜１５０２ａ〜１５０２ｄを覆うようにゲート絶縁膜１５０３を形成する。本実施例では、大気圧及び大気圧近傍下でプラズマ処理によりを１１０ｎｍの膜厚の酸化珪素膜を成膜して形成した。なお、酸化珪素膜に限らず他の絶縁性を有する膜を用いて形成してもよい。膜厚も上記の値に限らず誘電率などを考慮し適宜変更して構わない。
【００４７】
次に、ゲート絶縁膜１５０３の上に導電性膜１５０４と導電性膜１５０５を積層して形成する。本実施例では、スパッタ法により３０ｎｍの膜厚で窒化タンタル（ＴａＮ）を成膜して導電性膜１５０４を形成し、同じくスパッタ法により３７０ｎｍの膜厚でタングステン（Ｗ）を成膜して導電性膜１５０５を形成した。なお導電性膜１５０４、１５０５に用いる材料としては、窒化タンタルやタングステンに限定されず、Ｔａ、Ｗ、Ｔｉ、Ｍｏ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｎｄから選ばれた元素、または前記元素を組み合わせた合金膜もしくは化合物材料、若しくは燐などの不純物元素を添加した多結晶珪素膜に代表される半導体膜を用いてもよい。導電性膜１５０４としてはゲート絶縁膜との密着性がよい材料、また導電性膜１５０５については、９〜２０μΩ・ｃｍ程度の抵抗値が得られる低抵抗な材料を選択すればよい。
【００４８】
次に、導電性膜１５０４、１５０５をパターニングおよび大気圧及び大気圧近傍下でプラズマ処理によるエッチングにより所望の形状に加工する。まず、側壁に傾斜のついたレジストマスク１５１０〜１５１３を形成する。次に、レジストマスク１５１０〜１５１３をマスクとして導電性膜１５０５をエッチングし、続いて導電性膜１５０４をエッチングして加工する。レジストマスク１５１０〜１５１３の側壁の傾斜角度（テーパー角度）に依存して、導電性膜１５０５は側壁に約２６°のテーパー角度をもった導電性膜１５０６ｂ、１５０７ｂ、１５０８ｂ、１５０９ｂに加工される。また、導電性膜１５０４も側壁に１５〜４５°のテーパー角度をもった導電性膜１５０６ａ、１５０７ａ、１５０８ａ、１５０９ａに加工される。
【００４９】
次に、レジストマスク１５１８〜１５２１をマスクとして導電性膜１５０６ｂ、１５０７ｂ、１５０８ｂ、１５０９ｂを選択的にエッチングする。これにより、導電性膜１５０６ｂ、１５０７ｂ、１５０８ｂ、１５０９ｂは、側壁がほぼ垂直である導電性膜１５１４ｂ、１５１５ｂ、１５１６ｂ、１５１７ｂに加工される。この場合、エッチングには垂直方向を主体とした異方性エッチングを用いなければならない。またレジストマスク１５１８〜１５２１としては、前述の導電性膜１５０４、１５０５のエッチングに用いたレジストマスク１５１０〜１５１３をそのまま用いればよい。導電性膜１５０６ａ、１５０７ａ、１５０８ａ、１５０９ａは加工されずに、そのまま導電性膜１５１４ａ、１５１５ａ、１５１６ａ、１５１７ａとして残る。
【００５０】
以上のようにして導電性膜１５１４ａ、１５１４ｂからなるゲート電極１５１４、導電性膜１５１５ａ、１５１５ｂからなるゲート電極１５１５、導電性膜１５１６ａ、１５１６ｂからなるゲート電極１５１６、導電性膜１５１７ａ、１５１７ｂからなるゲート電極１５１７が形成される。
【００５１】
次に、ゲート電極１５１４〜１５１７をマスクとして低濃度のｎ型不純物の不純物添加を行う。本実施例では、低濃度の不純物として１×１０^１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３の濃度の燐を半導体膜１５０２ａ〜１５０２ｄに添加し、低濃度不純物領域１５２２ａ〜１５２２ｄを形成した。ここで行った低濃度不純物添加は、ＴＦＴのオフリーク電流を抑制するためのＬＤＤ（ＬｉｇｈｔＤｏｐｅｄＤｒａｉｎ）領域を形成するためのものであり、添加した不純物濃度によってオフリーク電流は変わる。従って、規定以下のオフリーク電流となるように、不純物の添加量は適宜変更すればよい。本実施例では、ｎ型不純物として燐を用いているが、これに限らず他のものでもよい。
【００５２】
次に、レジストマスク１５２５〜１５２７および導電性膜１５１４ｂをマスクとして高濃度のｎ型不純物の不純物添加を行う。なお、レジストマスク１５２５は半導体膜１５０２ｂおよびゲート電極１５１５を覆うように、レジストマスク１５２６は半導体膜１５０２ｃの一部（ＴＦＴのＬＤＤ領域となる部分）およびゲート電極１５１６を覆うように、レジストマスク１５２７は半導体膜１５０２ｄおよびゲート電極１５０７を覆うように形成されている。本実施例では、半導体膜１５０２ａのうち上に導電性膜１５１４ａが形成されていない部分、および半導体膜１５０２ｃのうち上にレジストマスク１５２６が形成されていない部分に１×１０^２０ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３の高濃度の燐を添加した。同時に、半導体膜１５０２ａのうち、上に導電性膜１５１４ａが形成されている部分には１×１０^１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３の低濃度の燐が添加されるようにした。これにより、高濃度の燐を含むソース（或いは、ドレイン）１５２３ａ、低濃度の燐を含む低濃度不純物領域１５２４ｂが形成される。これは、導電性膜１５１４ａが形成されている部分と、形成されていない部分とで添加される不純物に対する阻止能が異なることを利用している。本実施例では、ｎ型不純物として燐を用いているが、これに限らず他のものでもよい。
【００５３】
次に、レジストマスク１５３０、１５３１および導電性膜１５１５ｂ、１５１７ｂをマスクとして高濃度のｐ型不純物の不純物添加を行う。レジストマスク１５３０は半導体膜１５０２ａおよびゲート電極１５１４を覆うように、レジストマスク１５３１は半導体膜１５０２ｃおよびゲート電極１５１６を覆うように形成されている。本実施例では、半導体膜１５０２ｂ、１５０２ｄのうち上に導電性膜１５１５ａ、１５１７ａが形成されていない部分に１×１０^２０ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３の高濃度のボロンを添加されるようにし、ソース（或いは、ドレイン）１５２８ａ、１５２８ｂを形成した。同時に、半導体膜半導体膜１５０２ｂ、１５０２ｄのうち上に導電性膜１５１５ａ、１５１７ａが形成されている部分には１×１０^１９ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３の低濃度のボロンが添加されるようにし、低濃度不純物領域１５２９ａ、１５２９ｂを形成した。本実施例では、ｐ型不純物としてボロンを用いているが、これに限らず他のものでもよい。
【００５４】
以上のようにして、ＴＦＴ１５５０〜１５５３を作製する。ＴＦＴ１５５０、１５５１は駆動用回路用ＴＦＴであり、ＴＦＴ１５５２、ＴＦＴ１５５３は発光素子駆動用ＴＦＴである。
【００５５】
次に、添加した不純物を活性化するための熱処理を行う。本実施例では、酸素濃度が０．１ｐｐｍ以下の窒素雰囲気で５５０℃、４時間のファーネスによる熱処理を行った。なお、酸素濃度が０．１ｐｐｍ以下の窒素雰囲気中で熱処理を行うのは、ゲート電極１５１４〜１５１７が酸化されるのを防止するためである。なお、ＴＦＴ１５５０〜１５５３の上に酸化珪素膜などの絶縁性を有する膜を形成し、ゲート電極１５１４〜１５１７の酸化を防止する方法を用いるのであれば、酸素濃度は０．１ｐｐｍ以上１ｐｐｍ以下でもよい。またファーネス以外にレーザーによる活性化、またはＲＴＡ（ＲａｐｉｄＴｈｅｒｍａｌＡｎｎｅａｌ）法など他の方法を用いてもよい。
【００５６】
次に、ＴＦＴ１５５０〜１５５３を覆うように大気圧及び大気圧近傍下でプラズマ処理により層間絶縁膜１５３２を形成する。本実施例では、１００ｎｍの膜厚の窒化酸化珪素膜（ＳｉＮＯ）を成膜して形成した。なお、窒化酸化珪素膜に限らず他の絶縁性を有する膜を用いて形成してもよい。膜厚も上記の値に限らず誘電率などを考慮し適宜変更して構わない。
【００５７】
次に、半導体層のダングリングボンドを終端化するための水素化を行う。本実施例では、１００％の水素雰囲気中で、４１０℃、１時間の熱処理を施し水素化を行った。熱処理による水素化以外に、大気圧及び大気圧近傍下でプラズマ処理による水素化を行ってもよい。
【００５８】
次に、層間絶縁膜１５３２の上に大気圧及び大気圧近傍下でプラズマ処理により層間絶縁膜１５３３を形成する。本実施例では、１．２μｍの膜厚の酸化珪素膜を成膜した後、さらにＣＭＰ（ＣｈｅｍｉｃａｌＭｅｃｈａｎｉｃａｌＰｏｌｉｓｈｉｎｇ）により研磨して表面を平坦化して層間絶縁膜１５３３を形成した。なお、酸化珪素膜に限らず他の絶縁性を有する膜を用いて形成してもよい。膜厚も上記の値に限らず誘電率や平坦化による膜減り量などを考慮し適宜変更して構わない。
【００５９】
次に、層間絶縁膜１５３３の上に、さらに大気圧及び大気圧近傍下でプラズマ処理により層間絶縁膜１５３４を形成する。本実施例では、６００ｎｍの膜厚の酸化珪素膜を成膜し、層間絶縁膜１５３４を形成した。なお、酸化珪素膜に限らず他の絶縁性を有する膜を用いて形成してもよい。膜厚も上記の値に限らず誘電率などを考慮し適宜変更して構わない。
【００６０】
次に、ソース（或いは、ドレイン）１５２３ａ、１５２３ｂ、１５２８ａ、１５２８ｂに達するコンタクトホールをパターニングおよびエッチングにより形成する。本実施例では、パターニング後、層間絶縁膜１５３３、１５３４をフッ酸含有溶液を用いた湿式方法によりエッチングし、続けて乾式方法により層間絶縁膜１５３２をエッチングしてコンタクトホールを形成した。
【００６１】
次に、ＴＦＴ１５５０〜１５５３に電気的信号を伝達するための配線、ソース（或いは、ドレイン）電極および発光素子の陽極を形成する。
【００６２】
コンタクトホールを形成後、層間絶縁膜１５３４の上にチタン、アルミニウム、チタンを順に積層し導電性膜１５３５ａを形成する。本実施例では、スパッタ法を用いてチタン１００ｎｍ、アルミニウム３５０ｎｍ、チタン１００ｎｍを形成する。
【００６３】
次に、フォトリソグラフィー法を用いたパターニングにより形成したレジストマスクをマスクとして導電性膜１５３５ａ選択的にエッチングして加工し、導電性膜１５３６ａ、１５３７ａ、１５３８ａ、１５３９ａ、１５４０ａ、１５４１ａを形成する。
【００６４】
次に、導電性膜１５３６ａ、１５３７ａ、１５３８ａ、１５３９ａ、１５４０ａ、１５４１ａを被覆するように、第２の導電性膜１５３５ｂを形成する。本実施例では、スパッタ法を用いて非晶質のＩＴＯ（ＩｎｄｉｕｍＴｉｎＯｘｉｄｅ）を２０ｎｍの膜厚で成膜し、第２の導電性膜を形成した。
【００６５】
次に、フォトリソグラフィー法を用いたパターニングにより形成したレジストマスクをマスクとして第２の導電性膜１５３５ｂを選択的にエッチングして加工した。
【００６６】
次に、ＩＴＯを結晶化させるためのベークを行う。本実施例では、２５０℃、２時間のベークを行い第２の導電性膜１５３５ｂの材料である非晶質のＩＴＯを結晶化させた。
【００６７】
以上のようにして、ＴＦＴ１５５３のソース（或いは、ドレイン）１５２８ｂに電気的信号を伝達するためのソース電極と発光素子の電極とが一体となった電極１５３６が形成される。また、同時にＴＦＴ１５５０〜１５５２のソース（或いは、ドレイン）１５２３ａ、１５２３ｂ、１５２８ａに電気的信号を伝達するためのソース電極１５３８〜１５４１（但し、ソース電極１５３８〜１５４１は配線としても機能する。）、及び配線１５３７が形成される。
【００６８】
次に、電極１５３６の一部（発光素子の陽極となる部分）が露出するように開口部を設けた絶縁膜１５４２を形成する。本実施例では、レジストをフォトリソグラフィー法を用いて加工し、１．４μｍの膜厚の絶縁膜１５４２を形成した。なお、レジスト以外にアクリル（感光性、非感光性のいずれも含む）やポリイミド（感光性、非感光性のいずれも含む）等の有機樹脂材料や、酸化珪素膜などの無機材料を用いて形成してもよい。なお、本実施例では、絶縁膜１５４２のエッジ部は角張っておらず丸みを帯びた形状をしている。また、絶縁膜１５４２の開口部において露出した電極１５３６は、発光素子の陽極１５４３として機能する。
【００６９】
次に、陽極１５４３の上に有機化合物層を蒸着法により形成する。
【００７０】
まず、ＴＦＴアレイ基板に残留している水分を除去するためのベークや紫外線照射などの前処理を行う。
【００７１】
次に、正孔注入層としてＣｕＰｃを２０ｎｍ、正孔輸送層としてα−ＮＰＤを４０ｎｍ、発光層として０．３％のＤＭＱｄを含有するＡｌｑ３を３７．５ｎｍ、電子輸送層としてＡｌｑ３を３７．５ｎｍの膜厚で積層し、有機化合物層１５３８とした。
【００７２】
なお、有機化合物層を形成するための材料や膜厚などは上記のものに限らず他の公知の材料を用いても構わない。また、多色発光とするために、積層構造、材料等の異なる有機化合物層を複数形成しても構わない。
【００７３】
次に、発光素子の電極１５４５を形成する。発光素子の電極１５４５は、フッ化カルシウム（ＣａＦ２）と数％のＬｉを含有したアルミニウム（Ａｌ−Ｌｉ）を積層して形成する。
【００７４】
以上のようにして、発光素子の電極１５４５，有機化合物層１５４４、発光素子の電極１５３９が積層した発光素子１５４６が形成される。
【００７５】
次に、発光素子１５４６を保護するための保護膜１５４７を形成する。本実施例では、スパッタ法により窒化珪素膜を形成し、保護膜１５４７を形成した。なお、窒化珪素膜以外にも、ＤＬＣ（ＤｉａｍｏｎｄｌｉｋｅＣａｒｂｏｎ）など、他の材料を用いて形成してもよい。
【００７６】
さらに、公知の方法を用いて、封止基板およびＦＰＣを装着する。本実施例においては、封止基板に乾燥剤を取り付ける。
【００７７】
以上のようにして、本発明の半導体装置の半導体装置の作製方法を用いた表示装置を作製する。
【００７８】
［実施例２］
本実施例では、本発明を適用して作製した上面発光型のアクティブマトリクス型ＥＬディスプレイについて図９を用いて説明する。このような上面発光型のアクティブマトリクス型ＥＬディスプレイは、反射膜を設けているため、採光効率が良い。また発光素子の電極とソース電極、配線を同時に形成しているため、生産に係るコストが低減される。さらに、製造工程において、層間絶縁膜がエッチングされたり、アルミニウムがヒロックを生じたりすることにより形成される凹凸も考慮し、これらの凹凸に起因した発光素子の不良を抑制できる構造となっているため、歩留まりが向上する。
【００７９】
図９（Ａ）は、発光装置を示す上面図、図９（Ｂ）は図９（Ａ）をＡ−Ａ’で切断した断面図である。点線で示された２００１はソース信号線駆動回路、２００２は画素部、２００３はゲート信号線駆動回路である。また、２００４は封止基板、２００５はシール剤であり、２００４は封止基板とシール剤２００５で囲まれた内側は、空間になっている。
【００８０】
２００８（２００８ａ、２００８ｂ）はソース信号線駆動回路２００１及びゲート信号線駆動回路２００３に入力される信号を伝送するための配線であり、外部入力端子となるＦＰＣ（フレキシブルプリントサーキット）２００９からビデオ信号やクロック信号を受け取る。なお、ここではＦＰＣしか図示されていないが、このＦＰＣにはプリント配線基盤（ＰＷＢ）が取り付けられていても良い。本明細書における発光装置には、発光装置本体だけでなく、それにＦＰＣもしくはＰＷＢが取り付けられた状態をも含むものとする。
【００８１】
断面構造について図９（Ｂ）を用いて説明する。基板２０１０上には駆動回路及び画素部が形成されているが、ここでは、駆動回路としてソース信号線駆動回路２００１と画素部２００２が示されている。なお、ソース信号線駆動回路２００１はｎチャネル型ＴＦＴとｐチャネル型ＴＦＴとを組み合わせたＣＭＯＳ回路が形成される。また、駆動回路を形成するＴＦＴは、公知のＣＭＯＳ回路、ＰＭＯＳ回路もしくはＮＭＯＳ回路で形成しても良い。また、本実施例では、基板上に駆動回路を形成したドライバー一体型を示すが、必ずしもその必要はなく、基板上ではなく外部に形成することもできる。また、画素部２００２は発光素子駆動用ＴＦＴ２０２０に電気的信号を伝達するためのソース電極と発光素子２０３０の陽極が一体となった電極を含む複数の画素により形成される。
【００８２】
陰極および陽極は接続配線を経由してＦＰＣに電気的に接続されている。なお、図９（Ｂ）においては、陽極とＦＰＣ２００９が接続配線２００８を経由して電気的に接続されている。
【００８３】
発光素子２０３０を封止するためにシール剤２００５により封止基板２００４を貼り合わせる。なお、封止基板２００４と発光素子２０３０との間隔を確保するために樹脂膜からなるスペーサを設けても良い。そして、シール剤２００５の内側の空間２００７には窒素等の不活性気体が充填されている。なお、シール剤２００５としてはエポキシ系樹脂を用いるのが好ましい。また、シール剤２００５はできるだけ水分や酸素を透過しない材料であることが望ましい。さらに、空間２００７の内部に酸素や水を吸収する効果をもつ物質を含有させてもよい。
【００８４】
また、本実施例では封止基板２００４を構成する材料としてガラス基板や石英基板の他、ＦＲＰ（Ｆｉｂｅｒｇｌａｓｓ−ＲｅｉｎｆｏｒｃｅｄＰｌａｓｔｉｃｓ）、ＰＶＦ（ポリビニルフロライド）、マイラー、ポリエステルまたはアクリル等からなるプラスチック基板を用いることができる。また、シール剤２００５を用いて封止基板２００４を接着した後、さらに側面（露呈面）を覆うようにシール剤で封止することも可能である。
【００８５】
以上のようにして発光素子を空間２００７に封入することにより、発光素子を外部から完全に遮断することができ、外部から水分や酸素といった有機化合物層の劣化を促す物質が侵入することを防ぐことができる。従って、信頼性の高い発光装置を得ることができる。
【００８６】
なお、ｎチャネル型ＴＦＴ、ｐチャネル型ＴＦＴ，発光素子駆動用ＴＦＴについては、特に限定はなく、シングルドレイン構造、ＬＤＤ構造、シングルゲート構造、ダブルゲート構造等いずれの構造も適用可能である。
【００８７】
［実施例３］
本発明を実施して形成されたＴＦＴは様々な電気光学装置（代表的にはアクティブマトリクス型液晶ディスプレイ等）に用いることができる。即ち、それら電気光学装置や半導体回路を部品として組み込んだ電子機器全てに本発明を実施できる。
【００８８】
その様な電子機器としては、ビデオカメラ、デジタルカメラ、ヘッドマウントディスプレイ（ゴーグル型ディスプレイ）、パーソナルコンピュータ、携帯情報端末機器（モバイルコンピュータ、携帯電話または電子書籍等）などが挙げられる。それらの一例を図１０に示す。
【００８９】
図１０（Ａ）はパーソナルコンピュータであり、本体６０１、画像入力部６０２、表示部６０３、キーボード６０４等を含む。本発明を画像入力部６０２、表示部６０３やその他の信号制御回路に適用することができる。
【００９０】
図１０（Ｂ）はビデオカメラであり、本体６０５、表示部６０６、音声入力部６０７、操作スイッチ６０８、バッテリー６０９、受像部６１０等を含む。本発明を表示部６０６やその他の信号制御回路に適用することができる。
【００９１】
図１０（Ｃ）はディスプレイであり、本体６１２、支持台６１３、表示部６１４等を含む。本発明は表示部６１４に適用することができる。本発明のディスプレイは特に大画面化した場合において有利であり、対角１０インチ以上（特に３０インチ以上）のディスプレイには有利である。
【００９２】
図１０（Ｄ）はゴーグル型ディスプレイであり、本体６１５、表示部６１６、アーム部６１７等を含む。本発明は表示部６１６やその他の信号制御回路に適用することができる。
【００９３】
図１０（Ｅ）はプログラムを記録した記録媒体（以下、記録媒体と呼ぶ）を用いるプレーヤーであり、本体６１８、表示部６１９、スピーカー部６２０、記録媒体６２１、操作スイッチ６２２等を含む。なお、このプレーヤーは記録媒体としてＤＶＤ（ＤｉｇｉｔａｌＶｅｒｓａｔｉｌｅＤｉｓｃ）、ＣＤ等を用い、音楽鑑賞や映画鑑賞やゲームやインターネットを行うことができる。本発明は表示部６１９やその他の信号制御回路に適用することができる。
【００９４】
図１０（Ｆ）はデジタルカメラであり、本体６２３、表示部６２４、接眼部６２５、操作スイッチ６２６、受像部（図示しない）等を含む。本発明を表示部６２４やその他の信号制御回路に適用することができる。
【００９５】
図１０（Ｇ）は携帯電話であり、表示用パネル６２７、操作用パネル６２８、接続部６２９、センサー内蔵ディスプレイ６３０、音声出力部６３１、操作キー６３２、電源スイッチ６３３、音声入力部６３４、アンテナ６３５等を含む。本発明をセンサー内蔵ディスプレイ６３０、音声出力部６３１、音声入力部６３４やその他の信号制御回路に適用することができる。
【００９６】
以上の様に、本発明の適用範囲は極めて広く、あらゆる分野の電子機器に適用することが可能である。
【００９７】
本実施例では、被処理物の複数回の表面処理を同一の処理室で連続的に行うことができる。そのため、作製工程における所要時間が減少し、生産性が向上する。また、異なる処理室で各々の表面処理を行う場合に比べて、作製工程が簡略化するため、製造歩留まりが改善され、製造コストが低減する。
【００９８】
【発明の効果】
上記構成を有する本発明は、製造ラインの省スペ−ス化、効率化が図れ、表示パネルの製造で大幅な品質向上、生産性向上、製造コスト低減に貢献し、地球環境に適応した表示装置の作製方法を提供することができる。また、生産に連結したインライン処理が可能な大気圧方式のため、高速、連続処理が可能である。更に所望の箇所に必要な量の材料のみを用いればよいため、無駄な材料が僅かとなることから材料の利用効率の向上、さらには作製費用の削減を実現する。
【図面の簡単な説明】
【図１】被膜形成手段又は被膜除去手段におけるノズル体の構成を示す図。
【図２】被膜形成手段又は被膜除去手段におけるノズル体の概念図。
【図３】表示装置の製造工程を示す図であり、ベルトコンベア式を用いる一例を示す図。
【図４】アクティブマトリクス基板の作製工程を示す図。
【図５】アクティブマトリクス基板の作製工程を示す図。
【図６】アクティブマトリクス基板の作製工程を示す図。
【図７】アクティブマトリクス基板の作製工程を示す図。
【図８】アクティブマトリクス基板の作製工程を示す図。
【図９】表示装置を示す図。
【図１０】本実施例２の電子機器の一例を示す図。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a cleaning method performed at or near atmospheric pressure, a method for forming a thin film, an addition of a metal catalyst, and a method for forming and removing a gettering thin film. Further, the present invention relates to a semiconductor manufacturing apparatus for forming and removing a thin film.
[0002]
[Prior art]
In recent years, research on a high-performance semiconductor device using a thin film transistor (specifically, a liquid crystal display device, an EL display device, and other display devices) has been advanced. In particular, in a semiconductor device that requires high speed and high functionality, it is necessary to realize a thin film transistor having high mobility (hereinafter, referred to as a TFT). As a method for improving the crystallinity of the semiconductor film, A metal element for promoting the crystallinity of an amorphous silicon film typified by a nickel element (Ni) (hereinafter simply referred to as a metal element) is added to the film, and the film is formed or coated (to form a metal element together). Then, a crystallization step of heating to form a crystalline semiconductor film is performed.
[0003]
In such a crystallization step, by using a metal element which promotes crystallization represented by Ni, a crystalline semiconductor film having a large grain size can be obtained, and further, the probability that the grain boundaries are connected to each other is reduced. A crystalline semiconductor film which is high and has few intragranular defects is obtained.
[0004]
On the other hand, thin film transistors (TFTs) formed using thin films on insulating surfaces are widely applied to integrated circuits and the like, and are often used as switching elements. Among them, the display panel using a TFT has been increasingly used for a large display device, and the demand for a higher definition, a higher aperture ratio, a higher reliability, and a larger size of a screen size is increasing. I have.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
In order to respond to the demand for larger screens such as liquid crystal televisions, it is necessary to increase the manufacturing equipment for the film formation process, etching process, cleaning process, and exposure process according to the screen size. An apparatus having a high vacuum function has a problem that the manufacturing cost of the apparatus increases as the screen size increases.
[0006]
Not only a thin film transistor formed of an amorphous semiconductor film but also a crystalline semiconductor film having a high electron mobility is used for a portion having a high function such as a driving circuit other than a display portion of a display device. There is a request to be expanded.
[0007]
In addition, there is also a problem that a thin film transistor (TFT) uses a considerably large amount of pure water in manufacturing an integrated circuit in a clean room, and the cost of supplying the pure water in the clean room is also increasing. .
[0008]
Therefore, an object of the present invention is to reduce the amount of pure water used in manufacturing a thin film transistor (TFT) using a crystalline semiconductor film, to simplify a manufacturing process and an apparatus used for the same, and to reduce a manufacturing cost. .
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problems, the present invention takes the following measures.
[0010]
A cleaning process is performed by a glow discharge plasma process and a UV process between a pair of electrodes on an insulating surface under atmospheric pressure or a pressure close to atmospheric pressure. An inert gas such as He, Ne, Ar, Kr, or Xe, or any one of oxygen, nitrogen, and hydrogen is used as the gas for the cleaning treatment. As a power supply for supplying power to the electrodes, a DC power supply or a high-frequency power supply can be applied. When a DC power supply is used, it is preferable to supply power intermittently in order to stabilize discharge, and it is preferable that the frequency be 50 Hz to 100 kHz and the pulse duration be 1 to 1000 μsec. A base of an insulating film is formed on the insulating surface by a glow discharge plasma treatment between a pair of electrodes under a pressure near the atmospheric pressure, and an amorphous silicon film is continuously formed on a lower surface of the insulating film. A metal element is added by a method of performing glow discharge plasma treatment between electrodes containing a metal element that promotes crystallization on the amorphous silicon film, and the amorphous silicon film is heated to form a crystalline silicon film. To form. As the electrode of the same element as the metal element, one or a plurality of elements selected from Fe, Co, Ni, Ru, Rh, Pd, Os, Ir, Pt, Cu, and Au are used. As a process gas, an inert gas such as He, Ne, Ar, Kr, or Xe, or any one of oxygen, nitrogen, and hydrogen is used.
[0011]
After the heat treatment, a glow discharge plasma treatment is performed between the pair of electrodes on the crystalline semiconductor film at atmospheric pressure or a pressure close to atmospheric pressure to remove a natural oxide film on the surface of the semiconductor film and to provide water repellency. Perform processing. A reducing gas such as hydrogen is used as the gas for the cleaning treatment. If necessary, an inert gas such as He, Ne, Ar, Kr, or Xe, or any of oxygen and nitrogen may be used as the diluent gas. The crystalline silicon film is irradiated with excimer laser light of XeCl (308 nm). A cleaning process is performed on the crystalline semiconductor film by a glow discharge plasma process and a UV process between a pair of electrodes under an atmospheric pressure or a pressure near the atmospheric pressure. An object of the present invention is to provide hydrophilicity by using an inert gas such as He, Ne, Ar, Kr, or Xe, or any of oxygen and nitrogen as the gas for the cleaning treatment. An amorphous silicon film is formed on the crystalline silicon by glow discharge plasma treatment between a pair of electrodes under an atmospheric pressure or a pressure close to the atmospheric pressure, and the amorphous film is heated to perform gettering. The amorphous film is etched at or near atmospheric pressure to remove metal impurities used for crystal growth from the crystalline semiconductor film.
[0012]
The steps of cleaning, film formation, addition of a metal catalyst, heat treatment, laser irradiation, and etching are performed continuously or linearly or at a plurality of plasma generating means or substrates under atmospheric pressure or near atmospheric pressure. The processing is performed by moving the processing object. This process does not require a vacuum facility, so that productivity can be improved and manufacturing cost can be reduced. The atmospheric pressure or the pressure near the atmospheric pressure in each step described above is 1.30 × 10 ¹ ~ 1.31 × 10 ⁵ Pa may be used. Dry cleaning is capable of high-level cleaning of organic contamination to the atomic level in submicron microstructures where it is difficult to penetrate chemicals. Further, by performing the cleaning by the dry method, the amount of pure water used can be largely saved, the production cost can be reduced, there is no waste liquid treatment, and there is an advantage that the environmental load is small.
[0013]
The present invention having the above-described structure can reduce the space and efficiency of a manufacturing line, contribute to significant quality improvement, productivity improvement and manufacturing cost reduction in display panel manufacturing, and is a display device adapted to the global environment. Can be provided. In addition, because of the atmospheric pressure system capable of in-line processing linked to production, high-speed, continuous processing is possible. Further, since only a necessary amount of material needs to be used at a desired location, the amount of useless material is reduced, so that the use efficiency of the material is improved, and the manufacturing cost is reduced.
[0014]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. However, the present invention is not limited to the following description, and it is easily understood by those skilled in the art that the form and details can be variously changed without departing from the spirit and scope of the present invention. Therefore, the present invention is not construed as being limited to the description of the embodiments below. Note that, in the structures of the present invention described below, the same reference numerals are used in different drawings.
[0015]
First, as a feature of the present invention, a cleaning treatment, a film formation treatment, a metal catalyst addition treatment, a heat treatment, and an etching treatment are performed at or near atmospheric pressure. Therefore, an example of a plasma processing apparatus used in the present invention will be described with reference to the drawings.
[0016]
FIG. 1 shows a nozzle configuration of an apparatus for performing a cleaning process, a film formation process, a metal catalyst addition process, and an etching process at or near atmospheric pressure. The nozzle body 101 is connected to a gas supply means 103 for supplying a gas for performing a surface treatment such as cleaning, film formation, etching and the like, and an exhaust means 106 thereof, and an inert gas supply means 107 and an exhaust means 110 thereof. ing. The gas supplied from the gas supply means 103 is converted into plasma or generates reactive radicals or ionic species in the inner peripheral gas supply cylinder 100 and is blown from the gas ejection port 104 onto the object. Thereafter, the gas is exhausted from the outer peripheral gas exhaust tube 105 by the exhaust means 106. An inert gas supply port 105 is provided in the outer shell, and a gas curtain is formed by further providing an exhaust port 109 in the outermost shell, so that the processing space and the surrounding atmosphere are shut off. The atmospheric pressure or the pressure near the atmospheric pressure in each of the above steps is 1.3 × 10 ¹ ~ 1.31 × 10 ⁵ Pa may be used.
[0017]
Further, a configuration in which the gas purification means 112 is provided between the gas supply means 103 and the gas discharge means 106 to circulate the gas may be incorporated. By incorporating such a configuration, gas consumption can be reduced. Further, the gas discharged from the exhaust unit 106 may be collected and purified, and may be reused in the gas supply unit 103.
[0018]
In order to maintain stable discharge at or near atmospheric pressure, the distance between the nozzle body and the object to be processed is preferably 50 mm or less, and more preferably 10 mm or less.
[0019]
It is most preferable that the shape of the nozzle body be a coaxial cylindrical shape centered on the electrode 102 provided inside the inner peripheral gas supply cylinder 100, but similarly, a configuration capable of supplying a processing gas which is locally turned into plasma. However, it is not limited to this.
[0020]
Next, FIG. 2 showing the nozzle shape will be described. FIG. 2A includes a nozzle 200 that performs a linear plasma process at or near atmospheric pressure, a substrate 201 to be processed, and a power supply 202 that is applied to the nozzle 200. FIG. 2B includes a nozzle 203 that performs a plasma process in a needle shape at or near atmospheric pressure, a substrate to be processed 204, and a power supply 205 that is applied to the needle nozzle 203. In FIG. 2A, the nozzle body 200 performs a linear process on the substrate 201, and the substrate 201 moves horizontally with respect to the nozzle 200. In FIG. 2B, the tip of the needle-shaped nozzle body 203 moves freely with respect to the substrate 204 to perform processing locally, but the substrate may move to the position of the nozzle body 203. FIG. 2 emphasizes the point that the nozzle shape is linear or needle-like, so that the gas introduction part and the like are omitted.
[0021]
The electrode 102 may be made of stainless steel, brass, other alloys, aluminum, nickel, or other simple metals, and may be formed in a rod shape, a spherical shape, a flat shape, a tubular shape, or the like. As the power supply 111 that supplies power to the electrode 102, a DC power supply or a high-frequency power supply can be used. When a DC power supply is used, it is preferable to supply power intermittently in order to stabilize discharge, and it is preferable that the frequency be 50 Hz to 100 kHz and the pulse duration be 1 to 1000 μsec.
[0022]
The selection of the processing gas uses an inert gas such as He, Ne, Ar, Kr, or Xe or any one of oxygen, nitrogen, and hydrogen for the purpose of cleaning. When an amorphous film is formed, a silicide gas represented by silane may be used. When a base silicon nitride film or a silicon oxide film is formed, an oxide gas such as nitrous oxide or a nitride gas may be mixed with a silicide gas. For the purpose of etching a semiconductor film such as silicon, carbon tetrafluoride (CF ₄ ), Nitrogen trifluoride (NF ₃ ), Sulfur hexafluoride (SF ₆ ), Other fluoride gases and oxygen (O ₂ ) May be used in appropriate combination. In order to stably maintain the discharge, these fluoride gases may be diluted with a rare gas such as helium, argon, krypton, or xenon.
[0023]
As a gas used to form the gas curtain, a rare gas such as helium, argon, krypton, or xenon, or an inert gas such as nitrogen is used. Due to this gas curtain function, the reaction space in which the plasma-treated processing gas acts on the object to be processed is surrounded by the above-mentioned inert gas and cut off from the surrounding atmosphere.
[0024]
Atmospheric pressure or a pressure near the atmospheric pressure is 1.30 × 10 ¹ ~ 1.31 × 10 ⁵ Pa may be used. Of these, in order to maintain the reaction space at a pressure lower than the atmospheric pressure, the nozzle body and the substrate to be processed may be held in a reaction chamber forming a closed space, and the reduced pressure may be maintained by an exhaust unit. Even in this case, it is effective to provide a gas curtain mechanism for selective processing.
[0025]
Next, a method for forming a crystallized silicon film at or near atmospheric pressure will be described with reference to FIG.
[0026]
FIG. 3 shows a belt-conveyor configuration in which a substrate 308 having a light-transmitting property is moved to perform various processes. The substrate 308 is moved rightward in FIG. 3 by the rotation of the roller 309 for moving the substrate. The roller rests on a roller support 310 as shown. After each treatment, the substrate moves to the position of the right substrate 311.
[0027]
The processing steps will be described. First, using an inert gas such as He, Ne, Ar, Kr, or Xe or oxygen, nitrogen, or hydrogen under atmospheric pressure or near atmospheric pressure using the nozzle 300 over a light-transmitting substrate, Glow discharge plasma processing is performed to perform cleaning. After cleaning, a silicon nitride film, a silicon oxide film, and an amorphous silicon film are continuously formed by the same nozzle.
[0028]
Next, using the nozzle 301, a metal catalyst addition treatment is performed on the amorphous silicon film by glow discharge plasma treatment at or near atmospheric pressure. The electrode of the nozzle 301 uses the same element as one or more kinds of catalyst metals selected from Fe, Co, Ni, Ru, Rh, Pd, Os, Ir, Pt, Cu, and Au. As a gas to be introduced, a rare gas such as He, Ne, Ar, Kr, or Xe, or any of oxygen, nitrogen, and hydrogen is used.
[0029]
Then, heat treatment is performed by the heating means 302 to crystallize the amorphous silicon film. By adding a metal catalyst, crystallization can be performed at a lower temperature and in a shorter time than in the case where no catalytic metal is used. As a heating means, a furnace anneal or a Halongen lamp can be used.
[0030]
Next, the natural oxide film of the crystallized silicon film is removed by plasma treatment at or near atmospheric pressure using the nozzle 303 with the nozzle. A reducing gas such as hydrogen is used.
[0031]
Laser irradiation 304 is performed on the crystallized silicon film from which the natural oxide film has been removed. Excimer laser light of XeCl (308 nm) and KrF (248 nm) is irradiated. A solid laser may be used in place of the excimer laser. As a solid laser, a generally known one can be used, and a YAG laser (usually refers to a Nd: YAG laser), a Nd: YVO ₄ Laser, Nd: YAlO ₃ Lasers, ruby lasers, Ti: sapphire lasers, glass lasers and the like can be used. Particularly, a YAG laser which is superior in coherence and pulse energy is preferable. Since the fundamental wave (first harmonic) of the YAG laser has a long wavelength of 1064 nm, the second harmonic (wavelength 532 nm), the third harmonic (wavelength 355 nm), or the fourth harmonic (wavelength 266 nm). ) Is preferred.
[0032]
Then, a cleaning process is performed on the crystalline semiconductor film by the nozzle 305 by plasma processing and UV processing under atmospheric pressure or near atmospheric pressure. The object of the present invention is to provide hydrophilicity by using an inert gas such as He, Ne, Ar, Kr, or Xe, oxygen, or nitrogen as a gas for the cleaning treatment. Thereafter, an amorphous silicon film is continuously formed on the crystalline silicon by glow discharge plasma treatment under atmospheric pressure or a pressure close to atmospheric pressure.
[0033]
Further, the amorphous film is gettered by the heating means 306. The heating means is performed in the same manner as in 302.
[0034]
Then, the amorphous silicon film on which the metal catalyst has been gettered is etched by a plasma process using the nozzle 307 under atmospheric pressure or near atmospheric pressure. The gas introduced is carbon tetrafluoride (CF ₄ ), Nitrogen trifluoride (NF ₃ ), Sulfur hexafluoride (SF ₆ ), Other fluoride gases and oxygen (O ₂ ) May be used in appropriate combination. In order to stably maintain the discharge, these fluoride gases may be diluted with a rare gas such as helium, argon, krypton, or xenon. Then, the natural oxide film is continuously etched using a reducing gas such as hydrogen. As a method of etching, a natural oxide film may be removed by wet etching with an alkaline solution such as a developing solution and hydrofluoric acid.
[0035]
As described above, a crystalline silicon film could be formed at atmospheric pressure or a pressure close to atmospheric pressure by using a method such as film formation using plasma, etching, cleaning, and addition of a catalytic metal. Although the plasma irradiation has been described by the linear processing, it may be locally processed in a needle shape as shown in FIG.
[0036]
【Example】
[Example 1]
An embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. Here, a method for simultaneously manufacturing a pixel portion and a TFT (an n-channel TFT and a p-channel TFT) of a driver circuit provided around the pixel portion over the same substrate will be described in detail. All film formation, cleaning, and etching are performed by plasma processing at or near atmospheric pressure.
[0037]
The size of the substrate 1500 is 600 mm × 720 mm, 680 mm × 880 mm, 1000 mm × 1200 mm, 1100 mm × 1250 mm, 1150 mm × 1300 mm, 1500 mm × 1800 mm, 1800 mm × 2000 mm, 2000 mm × 2100 mm, 2200 mm × 2600 mm, or 2600 mm × 3100 mm. It is preferable to reduce the manufacturing cost by using an area substrate. As described in the embodiment mode, the base insulating film 1501a having a thickness of 50 to 100 nm and the base insulating film 1501b having a thickness of 50 to 100 nm are formed on the substrate 1500 by plasma treatment at or near atmospheric pressure. Are formed by layering. Cleaning of the substrate before film formation was carried out by the same apparatus by plasma processing at atmospheric pressure and near atmospheric pressure. As a gas to be introduced, an inert gas such as He, Ne, Ar, Kr, or Xe, or any of oxygen, nitrogen, and hydrogen is used. As the power supply, a DC power supply or a high-frequency power supply can be applied. When a DC power supply is used, it is preferable to supply power intermittently in order to stabilize discharge, and it is preferable that the frequency be 50 Hz to 100 kHz and the pulse duration be 1 to 1000 μsec. The atmospheric pressure or the pressure near the atmospheric pressure in each step described above is 1.30 × 10 ¹ ~ 1.31 × 10 ⁵ Pa may be used. The base insulating film 1501 (1501a, 1501b) is formed in order to prevent impurity diffusion from the substrate 1500 to the semiconductor layer. In this embodiment, low-alkali glass is used, and a 100-nm-thick silicon nitride film is used as the base insulating film 1501a, and a 100-nm-thick silicon oxide film is used as the base insulating film 1501b. To form a film. In this embodiment, two layers of the base insulating film are stacked. However, if an effect of preventing impurity diffusion can be obtained, one or three or more layers may be stacked. Note that in the TFT manufacturing process, a light-transmitting material such as glass or quartz is used; however, in this embodiment, a light-emitting device of a top emission type is manufactured; For example, the substrate is not limited to a light-transmitting substrate, and another substrate may be used.
[0038]
Next, semiconductor films 1502a to 1502d are formed over the base insulating film 1501.
.
[0039]
In this embodiment, an amorphous silicon film having a thickness of 55 nm is formed as an amorphous semiconductor film by a plasma treatment under atmospheric pressure and near atmospheric pressure. In addition to the amorphous silicon film, amorphous silicon germanium (Si _1-X Ge _X (X = 0.0001 to 0.02) may be used. Alternatively, instead of crystallizing an amorphous semiconductor film to obtain a crystalline semiconductor film, a crystalline semiconductor film may be formed. The film thickness is not limited to the above film thickness, and may be changed as appropriate.
[0040]
Next, a metal catalyst such as Ni is added to the amorphous semiconductor films 1502a to 1502d at atmospheric pressure and near atmospheric pressure. At this time, the same element as the metal catalyst is used for the electrode for generating plasma, and an inert gas such as Ar is turned into plasma and added. Alternatively, the metal catalyst may be added to the amorphous semiconductor film by applying a DC power source to the target of the same element as the metal catalyst in an Ar atmosphere by a sputtering apparatus under atmospheric pressure or near atmospheric pressure. In this embodiment, after nickel is added to the amorphous semiconductor film, heat treatment is performed at 750 ° C. for 180 seconds using a halogen lamp. Thermal crystallization (550 ° C., 4 hours) may be performed continuously in a furnace furnace at hydrogenation (500 ° C., 1 hour). Then, the natural oxide film is removed on the crystalline semiconductor film by using a reducing gas, for example, hydrogen or the like under atmospheric pressure or near atmospheric pressure. Further, a laser annealing process for improving crystallization is performed to form a crystalline semiconductor film. When a crystalline semiconductor film is formed by a laser crystallization method, a pulse oscillation type or continuous oscillation type excimer laser, a YAG laser, a YVO ₄ A laser can be used. When these lasers are used, it is preferable to use a method in which laser light emitted from a laser oscillator is linearly condensed by an optical system and irradiated on a semiconductor film. The crystallization conditions may be appropriately selected by the practitioner.
[0041]
Next, an inert gas such as He, Ne, Ar, Kr, or Xe, or any of oxygen and nitrogen is used for the crystalline semiconductor film at or near atmospheric pressure. In this embodiment, the surface is made hydrophilic by plasma treatment with oxygen. After the hydrophilic treatment, an amorphous silicon film is formed to a thickness of 20 to 150 nm on the crystalline semiconductor film. The amorphous silicon film may be obtained by mixing silane with an inert gas such as Ar.
[0042]
After the amorphous silicon film is formed, heat treatment is performed at 750 ° C. for 180 seconds using a halogen lamp to perform gettering. For the heat treatment, a furnace may be used.
[0043]
Then, the amorphous silicon film is etched at or near atmospheric pressure. The gas is carbon tetrafluoride (CF ₄ ), Nitrogen trifluoride (NF ₃ ), Sulfur hexafluoride (SF ₆ ), Other fluoride gases and oxygen (O ₂ ) May be used in appropriate combination. In order to stably maintain the discharge, these fluoride gases may be diluted with a rare gas such as helium, argon, krypton, or xenon. Then, the natural oxide film is continuously etched using a reducing gas such as hydrogen. As a method of etching, a natural oxide film may be removed by wet etching with an alkaline solution such as a developing solution and hydrofluoric acid. By the above steps, the impurity metal used in the crystallization could be removed from the crystallized silicon film.
[0044]
Next, the crystalline silicon film was processed into a desired shape by patterning and etching by photolithography to form semiconductor films 1502a to 1502d. In forming a semiconductor layer, etching is performed under atmospheric pressure or near atmospheric pressure.
[0045]
Note that before or after the semiconductor films 1502a to 1502d are formed, an impurity may be added (channel doping) for controlling a threshold value of the TFT. As an impurity to be added, boron, phosphorus, or the like may be used.
[0046]
Next, a gate insulating film 1503 is formed so as to cover the semiconductor films 1502a to 1502d. In this embodiment, a 110-nm-thick silicon oxide film is formed by plasma treatment at or near atmospheric pressure. Note that the insulating film is not limited to the silicon oxide film, and may be formed using another insulating film. The film thickness is not limited to the above value, and may be appropriately changed in consideration of the dielectric constant and the like.
[0047]
Next, a conductive film 1504 and a conductive film 1505 are stacked over the gate insulating film 1503. In this embodiment, tantalum nitride (TaN) is formed to a thickness of 30 nm by a sputtering method to form a conductive film 1504, and tungsten (W) is formed to a thickness of 370 nm by a sputtering method to form a conductive film. An active film 1505 was formed. Note that the material used for the conductive films 1504 and 1505 is not limited to tantalum nitride or tungsten, and is an element selected from Ta, W, Ti, Mo, Al, Cu, Cr, and Nd, or an alloy in which the elements are combined. A film or a semiconductor material typified by a compound material or a polycrystalline silicon film to which an impurity element such as phosphorus is added may be used. As the conductive film 1504, a material having good adhesion to the gate insulating film may be used. As the conductive film 1505, a low-resistance material having a resistance of about 9 to 20 μΩ · cm may be selected.
[0048]
Next, the conductive films 1504 and 1505 are processed into a desired shape by patterning and etching by plasma treatment at or near atmospheric pressure. First, resist masks 1510 to 1513 having inclined sidewalls are formed. Next, the conductive film 1505 is etched using the resist masks 1510 to 1513 as masks, and then the conductive film 1504 is etched and processed. The conductive film 1505 is processed into conductive films 1506b, 1507b, 1508b, and 1509b having a side wall taper angle of about 26 ° depending on the inclination angle (taper angle) of the side walls of the resist masks 1510 to 1513. The conductive film 1504 is also processed into conductive films 1506a, 1507a, 1508a, and 1509a having a taper angle of 15 to 45 degrees on the side wall.
[0049]
Next, the conductive films 1506b, 1507b, 1508b, and 1509b are selectively etched using the resist masks 1518 to 1521 as masks. Thus, the conductive films 1506b, 1507b, 1508b, and 1509b are processed into conductive films 1514b, 1515b, 1516b, and 1517b whose side walls are almost vertical. In this case, anisotropic etching mainly in the vertical direction must be used for etching. As the resist masks 1518 to 1521, the resist masks 1510 to 1513 used for etching the conductive films 1504 and 1505 may be used as they are. The conductive films 1506a, 1507a, 1508a, and 1509a are not processed and remain as conductive films 1514a, 1515a, 1516a, and 1517a.
[0050]
As described above, the gate electrode 1514 including the conductive films 1514a and 1514b, the gate electrode 1515 including the conductive films 1515a and 1515b, the gate electrode 1516 including the conductive films 1516a and 1516b, and the gate including the conductive films 1517a and 1517b. An electrode 1517 is formed.
[0051]
Next, using the gate electrodes 1514 to 1517 as a mask, low-concentration n-type impurities are added. In this embodiment, 1 × 10 ¹⁷ atoms / cm ³ Is added to the semiconductor films 1502a to 1502d to form low concentration impurity regions 1522a to 1522d. The low-concentration impurity addition performed here is for forming an LDD (Light Doped Drain) region for suppressing the off-leak current of the TFT, and the off-leak current changes depending on the added impurity concentration. Therefore, the amount of the impurity added may be appropriately changed so that the off-leak current becomes equal to or less than the specified value. In this embodiment, phosphorus is used as the n-type impurity. However, the present invention is not limited to this.
[0052]
Next, high-concentration n-type impurities are added using the resist masks 1525 to 1527 and the conductive film 1514b as masks. Note that the resist mask 1525 covers the semiconductor film 1502b and the gate electrode 1515, and the resist mask 1526 covers a part of the semiconductor film 1502c (a part to be an LDD region of the TFT) and the gate electrode 1516. It is formed so as to cover the semiconductor film 1502d and the gate electrode 1507. In the present embodiment, 1 × 10 × 10 3 ²⁰ atoms / cm ³ Was added at a high concentration. At the same time, a portion of the semiconductor film 1502a where the conductive film 1514a is formed is 1 × 10 ¹⁸ atoms / cm ³ Was added at a low concentration. Thus, a source (or drain) 1523a containing high-concentration phosphorus and a low-concentration impurity region 1524b containing low-concentration phosphorus are formed. This utilizes the fact that the portion in which the conductive film 1514a is formed and the portion in which the conductive film 1514a is not formed have different stopping powers for impurities added. In this embodiment, phosphorus is used as the n-type impurity. However, the present invention is not limited to this.
[0053]
Next, high-concentration p-type impurities are added using the resist masks 1530 and 1531 and the conductive films 1515b and 1517b as masks. The resist mask 1530 is formed so as to cover the semiconductor film 1502a and the gate electrode 1514, and the resist mask 1531 is formed so as to cover the semiconductor film 1502c and the gate electrode 1516. In this embodiment, a portion of the semiconductor films 1502b and 1502d where the conductive films 1515a and 1517a are not formed is 1 × 10 ²⁰ atoms / cm ³ The source (or drain) 1528a and 1528b was formed by adding boron at a high concentration. At the same time, the portions of the semiconductor films 1502b and 1502d where the conductive films 1515a and 1517a are formed are 1 × 10 ¹⁹ atoms / cm ³ The low-concentration boron is added to form low-concentration impurity regions 1529a and 1529b. In this embodiment, boron is used as the p-type impurity. However, the present invention is not limited to this.
[0054]
As described above, TFTs 1550 to 1553 are manufactured. TFTs 1550 and 1551 are driving circuit TFTs, and TFT 1552 and TFT 1553 are light emitting element driving TFTs.
[0055]
Next, heat treatment for activating the added impurities is performed. In this embodiment, heat treatment was performed at 550 ° C. for 4 hours in a nitrogen atmosphere having an oxygen concentration of 0.1 ppm or less. The heat treatment is performed in a nitrogen atmosphere having an oxygen concentration of 0.1 ppm or less in order to prevent the gate electrodes 1514 to 1517 from being oxidized. Note that when a film having an insulating property such as a silicon oxide film is formed over the TFTs 1550 to 1553 and a method for preventing oxidation of the gate electrodes 1514 to 1517 is used, the oxygen concentration may be 0.1 ppm or more and 1 ppm or less. . In addition to the furnace, other methods such as laser activation or RTA (Rapid Thermal Anneal) may be used.
[0056]
Next, an interlayer insulating film 1532 is formed by plasma processing under atmospheric pressure and near atmospheric pressure so as to cover the TFTs 1550 to 1553. In this embodiment, a silicon nitride oxide film (SiNO) with a thickness of 100 nm is formed. Note that the insulating film is not limited to the silicon nitride oxide film and may be formed using another insulating film. The film thickness is not limited to the above value, and may be appropriately changed in consideration of the dielectric constant and the like.
[0057]
Next, hydrogenation for terminating dangling bonds in the semiconductor layer is performed. In this example, hydrogenation was performed by performing a heat treatment at 410 ° C. for one hour in a 100% hydrogen atmosphere. In addition to hydrogenation by heat treatment, hydrogenation by plasma treatment may be performed at or near atmospheric pressure.
[0058]
Next, an interlayer insulating film 1533 is formed over the interlayer insulating film 1532 by plasma treatment at or near atmospheric pressure. In this embodiment, an interlayer insulating film 1533 is formed by forming a silicon oxide film having a thickness of 1.2 μm and then polishing the surface by CMP (Chemical Mechanical Polishing) to flatten the surface. Note that the insulating film is not limited to the silicon oxide film, and may be formed using another insulating film. The film thickness is not limited to the above value, and may be appropriately changed in consideration of the dielectric constant, the amount of film reduction due to planarization, and the like.
[0059]
Next, an interlayer insulating film 1534 is formed over the interlayer insulating film 1533 by plasma treatment at or near atmospheric pressure. In this embodiment, a silicon oxide film having a thickness of 600 nm is formed, and an interlayer insulating film 1534 is formed. Note that the insulating film is not limited to the silicon oxide film, and may be formed using another insulating film. The film thickness is not limited to the above value, and may be appropriately changed in consideration of the dielectric constant and the like.
[0060]
Next, a contact hole reaching the source (or drain) 1523a, 1523b, 1528a, 1528b is formed by patterning and etching. In this embodiment, after patterning, the interlayer insulating films 1533 and 1534 are etched by a wet method using a solution containing hydrofluoric acid, and then the interlayer insulating film 1532 is etched by a dry method to form contact holes.
[0061]
Next, a wiring for transmitting an electric signal to the TFTs 1550 to 1553, a source (or drain) electrode, and an anode of a light-emitting element are formed.
[0062]
After forming the contact hole, titanium, aluminum, and titanium are sequentially stacked on the interlayer insulating film 1534 to form a conductive film 1535a. In this embodiment, 100 nm of titanium, 350 nm of aluminum, and 100 nm of titanium are formed by a sputtering method.
[0063]
Next, the conductive film 1535a is selectively etched using a resist mask formed by patterning using photolithography as a mask, and processed to form conductive films 1536a, 1537a, 1538a, 1539a, 1540a, and 1541a.
[0064]
Next, a second conductive film 1535b is formed so as to cover the conductive films 1536a, 1537a, 1538a, 1539a, 1540a, and 1541a. In this embodiment, a second conductive film is formed by depositing amorphous ITO (Indium Tin Oxide) with a thickness of 20 nm by a sputtering method.
[0065]
Next, the second conductive film 1535b was selectively etched using a resist mask formed by patterning using photolithography as a mask.
[0066]
Next, baking for crystallizing ITO is performed. In this example, baking was performed at 250 ° C. for 2 hours to crystallize amorphous ITO as a material of the second conductive film 1535b.
[0067]
As described above, the electrode 1536 in which the source electrode for transmitting an electric signal to the source (or the drain) 1528b of the TFT 1553 and the electrode of the light emitting element are integrated. At the same time, source electrodes 1538 to 1541 for transmitting electric signals to the sources (or drains) 1523a, 1523b, and 1528a of the TFTs 1550 to 1552 (however, the source electrodes 1538 to 1541 also function as wirings), and The wiring 1537 is formed.
[0068]
Next, an insulating film 1542 having an opening is formed so that part of the electrode 1536 (a portion serving as an anode of the light-emitting element) is exposed. In this embodiment, the resist was processed by photolithography to form an insulating film 1542 having a thickness of 1.4 μm. In addition, in addition to the resist, an organic resin material such as acrylic (including both photosensitive and non-photosensitive) and polyimide (including both photosensitive and non-photosensitive) and an inorganic material such as a silicon oxide film are used. May be. Note that in this embodiment, the edge portion of the insulating film 1542 is not angular but has a rounded shape. The electrode 1536 exposed in the opening of the insulating film 1542 functions as an anode 1543 of the light-emitting element.
[0069]
Next, an organic compound layer is formed over the anode 1543 by an evaporation method.
[0070]
First, pretreatment such as baking or ultraviolet irradiation for removing moisture remaining on the TFT array substrate is performed.
[0071]
Next, CuPc was 20 nm as a hole injection layer, α-NPD was 40 nm as a hole transport layer, Alq3 containing 0.3% DMQd was 37.5 nm as a light emitting layer, and Alq3 was 37.5 nm as an electron transport layer. To form an organic compound layer 1538.
[0072]
The material and film thickness for forming the organic compound layer are not limited to those described above, and other known materials may be used. In addition, a plurality of organic compound layers having different laminated structures, materials, and the like may be formed in order to emit multicolor light.
[0073]
Next, an electrode 1545 of the light-emitting element is formed. The electrode 1545 of the light-emitting element is formed by stacking calcium fluoride (CaF2) and aluminum (Al-Li) containing several% of Li.
[0074]
As described above, a light-emitting element 1546 in which the electrode 1545 of the light-emitting element, the organic compound layer 1544, and the electrode 1539 of the light-emitting element are stacked is formed.
[0075]
Next, a protective film 1547 for protecting the light-emitting element 1546 is formed. In this embodiment, a protective film 1547 is formed by forming a silicon nitride film by a sputtering method. Note that, other than the silicon nitride film, another material such as DLC (Diamond Like Carbon) may be used.
[0076]
Further, the sealing substrate and the FPC are mounted by using a known method. In this embodiment, a desiccant is attached to the sealing substrate.
[0077]
As described above, a display device is manufactured using the method for manufacturing a semiconductor device of the semiconductor device of the present invention.
[0078]
[Example 2]
Example 1 In this example, a top emission active matrix EL display manufactured by applying the present invention will be described with reference to FIGS. Such a top emission type active matrix EL display is provided with a reflective film, and thus has a high lighting efficiency. Further, since the electrode of the light emitting element, the source electrode, and the wiring are formed at the same time, the production cost is reduced. Further, in the manufacturing process, the structure is such that irregularities formed by etching of the interlayer insulating film or hillocks of aluminum are taken into consideration, and defects of the light emitting element due to these irregularities can be suppressed. , And the yield is improved.
[0079]
FIG. 9A is a top view illustrating a light-emitting device, and FIG. 9B is a cross-sectional view of FIG. 9A taken along a line AA ′. Reference numeral 2001 denotes a source signal line driver circuit, 2002 denotes a pixel portion, and 2003 denotes a gate signal line driver circuit. Reference numeral 2004 denotes a sealing substrate, 2005 denotes a sealing agent, and 2004 denotes a space surrounded by the sealing substrate and the sealing agent 2005.
[0080]
Reference numerals 2008 (2008a and 2008b) denote wirings for transmitting signals input to the source signal line driver circuit 2001 and the gate signal line driver circuit 2003, and a video signal from an FPC (flexible printed circuit) 2009 serving as an external input terminal. Receive a clock signal. Although only the FPC is shown here, a printed wiring board (PWB) may be attached to the FPC. The light-emitting device in this specification includes not only the light-emitting device main body but also a state in which an FPC or a PWB is attached thereto.
[0081]
A cross-sectional structure is described with reference to FIG. A driver circuit and a pixel portion are formed over the substrate 2010; here, a source signal line driver circuit 2001 and a pixel portion 2002 are illustrated as the driver circuits. Note that as the source signal line driver circuit 2001, a CMOS circuit combining an n-channel TFT and a p-channel TFT is formed. Further, the TFT forming the driver circuit may be formed by a known CMOS circuit, PMOS circuit, or NMOS circuit. Further, in this embodiment, a driver integrated type in which a drive circuit is formed on a substrate is shown; however, this is not always necessary, and the driver circuit can be formed outside instead of on the substrate. Further, the pixel portion 2002 is formed of a plurality of pixels including an electrode in which a source electrode for transmitting an electric signal to the light emitting element driving TFT 2020 and an anode of the light emitting element 2030 are integrated.
[0082]
The cathode and anode are electrically connected to the FPC via connection wiring. Note that in FIG. 9B, the anode and the FPC 2009 are electrically connected via the connection wiring 2008.
[0083]
In order to seal the light-emitting element 2030, a sealing substrate 2004 is attached with a sealant 2005. Note that a spacer made of a resin film may be provided in order to secure an interval between the sealing substrate 2004 and the light-emitting element 2030. The space 2007 inside the sealant 2005 is filled with an inert gas such as nitrogen. Note that an epoxy resin is preferably used as the sealant 2005. Further, it is desirable that the sealant 2005 is a material that does not transmit moisture and oxygen as much as possible. Further, a substance having an effect of absorbing oxygen and water may be contained in the space 2007.
[0084]
In this embodiment, a plastic substrate made of FRP (Fiberglass-Reinforced Plastics), PVF (polyvinyl fluoride), mylar, polyester, acrylic, or the like is used as a material of the sealing substrate 2004 in addition to a glass substrate or a quartz substrate. be able to. In addition, after the sealing substrate 2005 is bonded with the sealing agent 2005, the sealing substrate 2004 can be further sealed with a sealing agent so as to cover a side surface (exposed surface).
[0085]
By enclosing the light-emitting element in the space 2007 as described above, the light-emitting element can be completely shut off from the outside and a substance such as moisture or oxygen which promotes the deterioration of the organic compound layer can be prevented from entering from the outside. Can be. Therefore, a highly reliable light-emitting device can be obtained.
[0086]
The n-channel TFT, p-channel TFT, and TFT for driving a light-emitting element are not particularly limited, and any of a single-drain structure, an LDD structure, a single-gate structure, and a double-gate structure can be applied.
[0087]
[Example 3]
The TFT formed by implementing the present invention can be used for various electro-optical devices (typically, an active matrix type liquid crystal display and the like). That is, the present invention can be applied to all electronic devices in which these electro-optical devices and semiconductor circuits are incorporated as components.
[0088]
Examples of such electronic devices include a video camera, a digital camera, a head-mounted display (goggle type display), a personal computer, and a portable information terminal device (a mobile computer, a mobile phone, an electronic book, or the like). Examples of those are shown in FIG.
[0089]
FIG. 10A illustrates a personal computer, which includes a main body 601, an image input portion 602, a display portion 603, a keyboard 604, and the like. The present invention can be applied to the image input unit 602, the display unit 603, and other signal control circuits.
[0090]
FIG. 10B illustrates a video camera, which includes a main body 605, a display portion 606, an audio input portion 607, operation switches 608, a battery 609, an image receiving portion 610, and the like. The present invention can be applied to the display portion 606 and other signal control circuits.
[0091]
FIG. 10C illustrates a display, which includes a main body 612, a support base 613, a display portion 614, and the like. The present invention can be applied to the display portion 614. The display of the present invention is particularly advantageous when the screen is enlarged, and is advantageous for a display having a diagonal of 10 inches or more (especially 30 inches or more).
[0092]
FIG. 10D illustrates a goggle-type display, which includes a main body 615, a display portion 616, an arm portion 617, and the like. The present invention can be applied to the display portion 616 and other signal control circuits.
[0093]
FIG. 10E illustrates a player using a recording medium on which a program is recorded (hereinafter, referred to as a recording medium), which includes a main body 618, a display portion 619, a speaker portion 620, a recording medium 621, operation switches 622, and the like. The player can use a DVD (Digital Versatile Disc), a CD, or the like as a recording medium, and can enjoy music, movies, games, and the Internet. The present invention can be applied to the display portion 619 and other signal control circuits.
[0094]
FIG. 10F illustrates a digital camera, which includes a main body 623, a display portion 624, an eyepiece 625, operation switches 626, an image receiving portion (not shown), and the like. The present invention can be applied to the display portion 624 and other signal control circuits.
[0095]
FIG. 10G illustrates a mobile phone, which includes a display panel 627, an operation panel 628, a connection portion 629, a sensor built-in display 630, an audio output portion 631, an operation key 632, a power switch 633, an audio input portion 634, and an antenna 635. And so on. The present invention can be applied to the display with built-in sensor 630, the audio output unit 631, the audio input unit 634, and other signal control circuits.
[0096]
As described above, the applicable range of the present invention is extremely wide, and can be applied to electronic devices in all fields.
[0097]
In this embodiment, a plurality of surface treatments of an object to be processed can be continuously performed in the same processing chamber. Therefore, the time required for the manufacturing process is reduced, and the productivity is improved. Further, as compared with the case where each surface treatment is performed in a different processing chamber, the manufacturing process is simplified, so that the manufacturing yield is improved and the manufacturing cost is reduced.
[0098]
【The invention's effect】
The present invention having the above-described structure can reduce the space and efficiency of a manufacturing line, contribute to significant quality improvement, productivity improvement and manufacturing cost reduction in display panel manufacturing, and is a display device adapted to the global environment. Can be provided. In addition, because of the atmospheric pressure system capable of in-line processing linked to production, high-speed, continuous processing is possible. Further, since only a necessary amount of material needs to be used at a desired location, the amount of useless material is reduced, so that the use efficiency of the material is improved, and the manufacturing cost is reduced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a nozzle body in a film forming means or a film removing means.
FIG. 2 is a conceptual diagram of a nozzle body in a film forming unit or a film removing unit.
FIG. 3 is a diagram illustrating a manufacturing process of the display device, illustrating an example using a belt conveyor system.
FIG. 4 is a diagram showing a manufacturing process of an active matrix substrate.
FIG. 5 illustrates a manufacturing process of an active matrix substrate.
FIG. 6 illustrates a manufacturing process of an active matrix substrate.
FIG. 7 is a diagram illustrating a manufacturing process of an active matrix substrate.
FIG. 8 is a diagram illustrating a manufacturing process of an active matrix substrate.
FIG. 9 illustrates a display device.
FIG. 10 is a diagram illustrating an example of an electronic apparatus according to a second embodiment.

Claims

Forming a semiconductor film having an amorphous structure;
On the semiconductor film having the amorphous structure, at atmospheric pressure or a pressure close to atmospheric pressure, glow discharge plasma generated between electrodes containing a metal element that promotes crystallization of the semiconductor film causes the metal element A step of adding
Heating the semiconductor film having an amorphous structure to form a semiconductor film having a crystalline structure;
A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:

In claim 1,
On the semiconductor film having the crystal structure, under atmospheric pressure or near atmospheric pressure,
Forming a second semiconductor film having an amorphous structure by glow discharge plasma generated between the pair of electrodes;
Heating the second semiconductor film having an amorphous structure to perform gettering;
Removing the second semiconductor film having the amorphous structure;
A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:

A step of forming an insulating film on an insulating surface by glow discharge plasma generated between a pair of electrodes under an atmospheric pressure or a pressure near the atmospheric pressure;
Forming a semiconductor film having an amorphous structure on the insulating film continuously at atmospheric pressure or near atmospheric pressure;
At atmospheric pressure or near atmospheric pressure, a glow discharge plasma generated between electrodes containing a metal element for promoting crystallization of the semiconductor film with respect to the semiconductor film having the amorphous structure, A step of adding
Heating the semiconductor film having an amorphous structure to form a semiconductor film having a crystalline structure,
A method for manufacturing a semiconductor device, wherein the whole process is continuously performed under an atmospheric pressure and a pressure near the atmospheric pressure.

Forming an insulating film on the insulating surface by glow-discharge plasma generated between a pair of electrodes under atmospheric pressure or near atmospheric pressure;
Forming a semiconductor film having an amorphous structure on the insulating film;
On the semiconductor film having the amorphous structure, a step of adding the metal element by glow discharge plasma generated between electrodes including a metal element that promotes crystallization of the semiconductor film,
Heating the semiconductor film having an amorphous structure to form a semiconductor film having a crystalline structure;
Irradiating the semiconductor film having the crystal structure with laser light;
A method for manufacturing a semiconductor device, wherein the whole process is continuously performed under an atmospheric pressure and a pressure near the atmospheric pressure.

Forming an insulating film on the insulating surface by glow-discharge plasma generated between a pair of electrodes under atmospheric pressure or near atmospheric pressure;
Forming a semiconductor film having an amorphous structure on the insulating film;
At atmospheric pressure or near atmospheric pressure, a glow discharge plasma generated between electrodes containing a metal element that promotes crystallization of the semiconductor film on the semiconductor film having the amorphous structure causes Adding an element,
Thereafter, heating the semiconductor film having an amorphous structure to form a semiconductor film having a crystalline structure;
Irradiating the semiconductor film having the crystal structure with laser light;
Forming a second semiconductor film having an amorphous structure on the semiconductor film having a crystalline structure by glow discharge plasma generated between a pair of electrodes;
Heating the second semiconductor film having an amorphous structure to perform gettering;
Removing the second semiconductor film having the amorphous structure;
A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:

Cleaning the insulating surface with a glow discharge plasma generated between a pair of electrodes and a UV treatment under an atmospheric pressure or a pressure close to the atmospheric pressure,
Forming an insulating film by glow discharge plasma generated between the pair of electrodes on the insulating surface under a pressure near atmospheric pressure;
Forming a semiconductor film having an amorphous structure on the insulating film;
Under an atmospheric pressure or a pressure close to the atmospheric pressure, a glow discharge plasma generated between electrodes including a metal element which promotes crystallization of the semiconductor film on the semiconductor film having the amorphous structure, A step of adding a metal element;
Heating the amorphous semiconductor film to form a semiconductor film having a crystalline structure;
Irradiating the semiconductor film having the crystal structure with laser light;
Forming a second semiconductor film having an amorphous structure on the semiconductor film having a crystalline structure by glow discharge plasma generated between a pair of electrodes;
Heating the second semiconductor film having an amorphous structure to perform gettering;
Removing the second semiconductor film having the amorphous structure;
A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:

7. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 6, wherein an inert gas such as He, Ne, Ar, Kr, or Xe or any one of oxygen, nitrogen, and hydrogen is used as the cleaning gas.

The electrode according to any one of claims 1 to 7, wherein the electrode containing the same element as the metal element is one selected from Fe, Co, Ni, Ru, Rh, Pd, Os, Ir, Pt, Cu, and Au, or A method for manufacturing a semiconductor device, which is an electrode including a plurality of types of elements.

9. The method according to claim 1, wherein an inert gas such as He, Ne, Ar, Kr, Xe, or any one of oxygen, nitrogen, and hydrogen is used as the process gas for generating the glow discharge plasma. A method for manufacturing a semiconductor device.

The semiconductor device according to any one of claims 1 to 9, wherein the glow discharge plasma forms a linear plasma, and the substrate or the electrode is kept horizontal to move the relative position. Production method.

The semiconductor device according to any one of claims 1 to 9, wherein the glow discharge plasma forms a needle-like plasma, and performs processing by moving a relative position while keeping a substrate or an electrode horizontal. Production method.