JP2000252474A - Manufacture of semiconductor device - Google Patents

Manufacture of semiconductor device

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JP2000252474A
JP2000252474A JP37193399A JP37193399A JP2000252474A JP 2000252474 A JP2000252474 A JP 2000252474A JP 37193399 A JP37193399 A JP 37193399A JP 37193399 A JP37193399 A JP 37193399A JP 2000252474 A JP2000252474 A JP 2000252474A
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semiconductor film
semiconductor
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Jun Koyama
潤 小山
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To efficiently remove elements for accelerating crystallization from a crystalline semiconductor film. SOLUTION: An Ni film 13 is formed in contact with a semiconductor film 12 that is made of an amorphous silicon film, a microcrystalline silicon film, or the like. The semiconductor film 12 is heated at 45-650 deg.C for moving Ni to form a crystalline semiconductor film 15. Then, a region that becomes a source region and a region that becomes a drain region of the crystalline semiconductor film 15 are selectively doped with a crystallization acceleration element, thus forming a group 15 element doped region 15a. After that, it is heated at 500-850 deg.C, thus allowing the crystallization acceleration element remaining at a region 15b to be subjected to gettering to be sucked by the 15-family element doped region 15a.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、結晶質半導体膜を
用いて半導体装置を作製する方法に関する。なお、本発
明の半導体装置は、薄膜トランジスタやMOSトランジ
スタなどの素子だけでなく、これら絶縁ゲート型半導体
素子で構成された半導体回路を有する電子機器や、アク
ティブマトリクス基板でなる電気光学表示装置(代表的
には、液晶表示装置)を備えたパーソナルコンピュータ
やデジタルカメラ等の電子機器をもその範疇とする。
The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device using a crystalline semiconductor film. Note that the semiconductor device of the present invention includes not only elements such as thin film transistors and MOS transistors, but also electronic equipment having a semiconductor circuit composed of these insulated gate semiconductor elements, and electro-optical display devices (typically, an active matrix substrate). Also, electronic equipment such as a personal computer or a digital camera having a liquid crystal display device is included in the category.

【0002】[0002]

【従来の技術】現在、半導体膜を用いた半導体素子とし
て、薄膜トランジスタ(TFT)が知られている。TF
Tは各種集積回路に利用されているが、特にアクティブ
マトリクス型液晶表示装置のマトリクス回路のスイッチ
ング素子として利用されている。更に、近年TFTの高
移動度化が進められており、マトリクス回路を駆動する
ドライバ回路の素子としてもTFTが利用されている。
ドライバ回路に利用するには、半導体層としては、非晶
質シリコン膜よりも移動度の高い、結晶質シリコン膜を
用いることが必要となる。この結晶質シリコン膜(結晶
性シリコン膜ともいう)は多結晶シリコン、ポリシリコ
ン、微結晶シリコン等と呼ばれている。
2. Description of the Related Art At present, a thin film transistor (TFT) is known as a semiconductor element using a semiconductor film. TF
Although T is used in various integrated circuits, it is particularly used as a switching element of a matrix circuit of an active matrix type liquid crystal display device. Further, in recent years, the mobility of the TFT has been increased, and the TFT is used as an element of a driver circuit for driving a matrix circuit.
For use in a driver circuit, it is necessary to use a crystalline silicon film having higher mobility than an amorphous silicon film as a semiconductor layer. This crystalline silicon film (also referred to as a crystalline silicon film) is called polycrystalline silicon, polysilicon, microcrystalline silicon, or the like.

【0003】従来、結晶質シリコン膜を形成するには、
結晶質シリコン膜を直接成膜する方法と、非晶質シリコ
ンをCVD法で成膜し、600〜1100℃の温度で2
0〜48時間加熱処理して、非晶質シリコンを結晶化す
る方法が知られている。後者の方法で形成した結晶質シ
リコン膜のほうが結晶粒が大きく、作製した半導体素子
の特性も良好である。
Conventionally, to form a crystalline silicon film,
A method of forming a crystalline silicon film directly, and a method of forming an amorphous silicon film by a CVD method at a temperature of 600 to 1100 ° C.
A method of crystallizing amorphous silicon by heat treatment for 0 to 48 hours is known. The crystalline silicon film formed by the latter method has larger crystal grains and has better characteristics of the manufactured semiconductor element.

【0004】後者の方法でガラス基板上に結晶質シリコ
ン膜を形成する場合には、結晶化のプロセス温度の上限
が600℃程度になり、結晶化工程に長時間要すること
になる。また600℃という温度はシリコンを結晶化す
る最低の温度に近く、500℃以下になると、工業的な
時間で結晶化させることは不可能である。
When a crystalline silicon film is formed on a glass substrate by the latter method, the upper limit of the crystallization process temperature is about 600 ° C., and the crystallization step requires a long time. Further, the temperature of 600 ° C. is close to the lowest temperature for crystallizing silicon, and if it is lower than 500 ° C., it is impossible to crystallize in an industrial time.

【0005】結晶化時間を短縮するには、高い歪点を有
する石英基板を用いて、結晶化温度を1000℃程度に
上昇すればよいが、石英基板はガラス基板に比較して非
常に高価であり、大面積化は困難である。例えば、アク
ティブ型の液晶表示装置に広く用いられるコーニング7
059ガラスはガラス歪点が593℃であり、600℃
以上の温度で数時間の加熱では基板の縮みや撓みが発生
してしまう。このため、コーニング7059ガラスのよ
うなガラス基板が利用できるように、結晶化プロセスの
低温化及び時短化が要求されている。
In order to shorten the crystallization time, a crystallization temperature may be raised to about 1000 ° C. by using a quartz substrate having a high strain point, but the quartz substrate is very expensive compared to a glass substrate. It is difficult to increase the area. For example, Corning 7 widely used in active-type liquid crystal display devices
059 glass has a glass strain point of 593 ° C. and 600 ° C.
Heating at the above temperature for several hours causes shrinkage or bending of the substrate. For this reason, there is a demand for a lower temperature and a shorter crystallization process so that a glass substrate such as Corning 7059 glass can be used.

【0006】エキシマレーザーによる結晶化技術はプロ
セスの低温化、時短化を可能にした技術の1つである。
エキシマレーザー光は基板に熱的な影響を殆ど与えず
に、1000℃前後の熱アニールに匹敵するエネルギー
を短時間で半導体膜に与えることができ、また高い結晶
性の半導体膜を形成することができる。しかしながら、
エキシマレーザーは照射面のエネルギー分布がばらつい
ているので、得られた結晶質半導体膜の結晶性もばらつ
いてしまい、TFTごとの素子特性もばらつきが見られ
た。
[0006] The crystallization technique using an excimer laser is one of the techniques that has made it possible to reduce the temperature and time of the process.
Excimer laser light can give energy comparable to thermal annealing at about 1000 ° C. to a semiconductor film in a short time with almost no thermal influence on the substrate, and can form a highly crystalline semiconductor film. it can. However,
Since the energy distribution of the irradiation surface of the excimer laser varies, the crystallinity of the obtained crystalline semiconductor film also varies, and the device characteristics of each TFT also vary.

【0007】そこで、本出願人は、加熱処理を用いつ
つ、結晶化温度を低温化した技術を特開平6−2320
59号公報、特開平7−321339号公報等に開示し
ている。上記公報の技術は、非晶質シリコン膜に微量の
結晶化を促進する元素(便宜上、結晶化促進元素と呼
ぶ)を触媒として導入し、しかる後に加熱処理を行うこ
とにより結晶質シリコン膜を得るものである。結晶化を
助長、促進する元素としては、Ni、Fe、Co、R
u、Rh、Pd、Os、Ir、Pt、Cu、Au、Ge
から選ばれた元素を用いる。
Accordingly, the present applicant has disclosed a technique in which the crystallization temperature is lowered while using a heat treatment as disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. Hei 6-2320.
No. 59, JP-A-7-321339 and the like. According to the technique disclosed in the above publication, a crystalline silicon film is obtained by introducing a small amount of an element that promotes crystallization (for convenience, called a crystallization promoting element) as a catalyst into an amorphous silicon film and then performing a heat treatment. Things. The elements that promote and promote crystallization include Ni, Fe, Co, and R.
u, Rh, Pd, Os, Ir, Pt, Cu, Au, Ge
Use an element selected from

【0008】上記公報の結晶化では、加熱処理により、
非晶質シリコン膜内に結晶化促進元素が移動し(拡散と
もいう)、非晶質シリコンの結晶化が進行する。上記公
報の結晶化技術を用いることにより、450〜600
℃、4〜24時間の加熱処理で結晶質シリコンを形成す
ることが可能であり、ガラス基板を使用することを可能
にした。
In the crystallization of the above publication, heat treatment
The crystallization promoting element moves (also called diffusion) into the amorphous silicon film, and crystallization of the amorphous silicon proceeds. By using the crystallization technique of the above publication, 450 to 600
Crystalline silicon can be formed by heat treatment at 4 [deg.] C. for 4 to 24 hours, and a glass substrate can be used.

【0009】しかしながら、上記公報の結晶化では、結
晶化促進元素が結晶質シリコン膜に残存しているという
問題点を有する。このような結晶化促進元素はシリコン
膜の半導体特性を損なうものであり、作製する素子の安
定性、信頼性が損われてしまう。
However, the crystallization disclosed in the above publication has a problem that the crystallization promoting element remains in the crystalline silicon film. Such a crystallization promoting element impairs the semiconductor characteristics of the silicon film, and impairs the stability and reliability of the element to be manufactured.

【0010】そこで、この問題点を解消するため、本出
願人は結晶質シリコン膜から結晶化促進元素を除去する
(ゲッタリングする)方法を検討した。1つの方法は、
塩素などハロゲン元素を含有する雰囲気で加熱処理する
方法である。この方法では、膜内の結晶化促進元素がハ
ロゲン化物として気化される。
In order to solve this problem, the present applicant has studied a method of removing (gettering) a crystallization promoting element from a crystalline silicon film. One way is
This is a method of performing heat treatment in an atmosphere containing a halogen element such as chlorine. In this method, the crystallization promoting element in the film is vaporized as a halide.

【0011】第2の方法は、リンを結晶質シリコン膜に
選択的に添加して加熱処理を行う方法である。加熱処理
を行うことにより、結晶化促進元素をリン添加領域へと
移動させ、この領域に捕獲する。
The second method is a method in which phosphorus is selectively added to a crystalline silicon film to perform a heat treatment. By performing the heat treatment, the crystallization promoting element moves to the phosphorus-added region and is captured in this region.

【0012】しかしながら、第1の方法では、ゲッタリ
ングの効果を得るには熱処理温度を800℃以上にする
必要があり、ガラス基板が使用できない。他方、第2の
方法は加熱温度を600℃以下とすることができるが、
処理時間が十数時間要するという欠点を有する。
However, in the first method, the heat treatment temperature needs to be 800 ° C. or higher to obtain the effect of gettering, and a glass substrate cannot be used. On the other hand, in the second method, the heating temperature can be set to 600 ° C. or less,
There is a drawback that the processing time takes over ten hours.

【0013】[0013]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記第2の
方法の結晶化促進元素の除去技術を用いるにあたって、
結晶化促進元素の除去工程を効率良く行う方法を提供す
ることを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides a method for removing a crystallization promoting element according to the second method.
An object of the present invention is to provide a method for efficiently performing a step of removing a crystallization promoting element.

【0014】更に、本発明はプロセス温度を600℃以
下とし、ガラス基板上に高性能の半導体素子の形成を可
能にすることを目的とする。
It is a further object of the present invention to reduce the process temperature to 600 ° C. or less and to form a high-performance semiconductor device on a glass substrate.

【0015】[0015]

【課題を解決するための手段】結晶化促進元素の除去に
時間を要するのは、図2に示すように、結晶化促進元素
を低減させる領域70(便宜上、被ゲッタリング領域と
呼ぶ)と、その元素を吸い取り捕獲するリン添加領域7
1(ゲッタリング領域)とが離れていることが原因であ
る。
The reason why it takes time to remove the crystallization-promoting element is that the crystallization-promoting element is reduced in a region 70 (referred to as a gettered region for convenience) as shown in FIG. Phosphorus-added region 7 for absorbing and capturing the element
1 (gettering region).

【0016】従って、被ゲッタリング領域に接してゲッ
タリング領域を形成すれば、結晶化促進元素の捕獲され
る領域までの移動距離が短くなり、結晶化促進元素の除
去工程の時短化、低温化が図れる。
Therefore, when the gettering region is formed in contact with the gettering region, the moving distance to the region where the crystallization-promoting element is captured is shortened, so that the step of removing the crystallization-promoting element is shortened, and the temperature is reduced. Can be achieved.

【0017】ここで、結晶化促進元素を低減させる領域
70(被ゲッタリング領域)とは、その特性の良、不良
が半導体特性に最も影響を及ぼすチャネル形成領域とな
る領域を含む領域である。チャネル形成領域の特性によ
って、スイッチング特性や移動度の値が大きく左右され
る。チャネル形成領域中に不規則に結晶化促進元素が残
存したままであると、スイッチング特性や移動度等の半
導体特性を損ない、素子の安定性や信頼性を損なう原因
となる。そのため、チャネル形成領域に残存する結晶化
促進元素を低減させることは、安定性、信頼性のある素
子作製に必要不可欠なことである。
Here, the region 70 (gettering region) in which the crystallization promoting element is reduced is a region including a region where a good or bad characteristic is a channel forming region that most affects semiconductor characteristics. Switching characteristics and mobility values are greatly affected by characteristics of the channel formation region. If the crystallization promoting element remains irregularly in the channel formation region, semiconductor characteristics such as switching characteristics and mobility are impaired, and the stability and reliability of the device are impaired. Therefore, reducing the crystallization promoting element remaining in the channel formation region is indispensable for producing a stable and reliable element.

【0018】更に、被ゲッタリング領域70として、チ
ャネル形成領域となる領域に加えて、その領域と隣接す
る低濃度不純物領域となる領域を含ませることは好まし
い。低濃度不純物領域はOFF時のリーク電流を低減さ
せる領域である。そのため、低濃度不純物領域に残存す
る結晶化促進元素を減少させることにより、リーク電流
の低減に関して、安定性、信頼性のある素子を得ること
が可能である。
Furthermore, it is preferable that the gettering region 70 includes, in addition to the region to be a channel forming region, a region to be a low-concentration impurity region adjacent to the region. The low-concentration impurity region is a region for reducing a leak current at the time of OFF. Therefore, by reducing the amount of the crystallization promoting element remaining in the low-concentration impurity region, it is possible to obtain a stable and reliable element with respect to a reduction in leakage current.

【0019】なお、低濃度不純物領域とは、不純物濃度
がソース領域やドレイン領域よりも低い高抵抗な領域で
ある。その不純物濃度は1016〜1019atoms/cm3 であ
る。ただし、低濃度不純物領域は必ずしもソース領域や
ドレイン領域より不純物濃度が低くなければならないわ
けではない。低濃度不純物領域はソース領域やドレイン
領域よりも高抵抗であればよい。従って、低濃度不純物
領域の不純物濃度を低くする代わりに、低濃度不純物領
域にイオン打ち込みやレーザー照射してソース領域やド
レイン領域よりも高抵抗領域とすれば、ソース領域やド
レイン領域と同じ不純物濃度であっても構わない。
The low-concentration impurity region is a high-resistance region whose impurity concentration is lower than those of the source region and the drain region. The impurity concentration is 10 16 to 10 19 atoms / cm 3 . However, the low concentration impurity region does not necessarily have to have a lower impurity concentration than the source region and the drain region. It is sufficient that the low concentration impurity region has a higher resistance than the source region and the drain region. Therefore, instead of lowering the impurity concentration of the low-concentration impurity region, ion implantation or laser irradiation is performed on the low-concentration impurity region to make the resistance region higher than that of the source region or the drain region. It does not matter.

【0020】結晶化促進元素を捕獲するゲッタリング領
域は、被ゲッタリング領域に接すること、被ゲッタリン
グ領域に含まれる結晶化促進元素を捕獲可能な大きさで
あること、工程数を削減すること、を考え合わせると、
少なくともソース領域となる領域及びドレイン領域とな
る領域を含んだ領域であることが必要である。ソース領
域となる領域及びドレイン領域となる領域を含んだ領域
にリン等の15族元素を添加することで、同時にソース
領域となる領域及びドレイン領域となる領域を低抵抗化
するための不純物元素の導入を行うことができ、不純物
元素の導入工程を省くことができる。
The gettering region for capturing the crystallization promoting element is in contact with the gettering region, has a size capable of capturing the crystallization promoting element contained in the gettering region, and reduces the number of steps. Considering,
It is necessary that the region includes at least a region to be a source region and a region to be a drain region. By adding a Group 15 element such as phosphorus to a region including a region serving as a source region and a region serving as a drain region, an impurity element for simultaneously reducing the resistance of the region serving as a source region and the region serving as a drain region can be obtained. The introduction can be performed, and the step of introducing the impurity element can be omitted.

【0021】そこで、本発明では、図1に示すように、
チャネル形成領域となる領域又はチャネル形成領域及び
低濃度不純物領域となる領域を含む被ゲッタリング領域
80に接した、少なくともソース領域となる領域81及
びドレイン領域となる領域82を含んだ斜線で示す領域
83に15族元素を添加し、被ゲッタリング領域80中
の結晶化促進元素を矢印85で示すようにゲッタリング
領域83に移動させて捕獲し、被ゲッタリング領域80
から結晶化促進元素を除去することを主要な構成とす
る。
Therefore, in the present invention, as shown in FIG.
A hatched region including at least a source region 81 and a drain region 82 in contact with a gettering region 80 including a region to be a channel formation region or a region to be a channel formation region and a low-concentration impurity region. A group 15 element is added to 83, and the crystallization promoting element in the to-be-gettered region 80 is moved to the gettering region 83 as shown by an arrow 85 to be captured.
The main configuration is to remove the crystallization promoting element from.

【0022】図1(A)では、ソース領域となる領域8
1及びドレイン領域となる領域82をゲッタリング領域
83として、15族元素を添加して、被ゲッタリング領
域80の結晶化促進元素の除去を行う。図1(A)は、
結晶化促進元素を捕獲するゲッタリング領域83の面積
が必要最低限の大きさであるため、ゲッタリング領域8
3に捕獲される結晶化促進元素の濃度を高くでき、ソー
ス領域81及びドレイン領域82の低抵抗化を図ること
ができる。
In FIG. 1A, a region 8 serving as a source region is shown.
The region 82 serving as the first and drain regions is used as a gettering region 83, and a group 15 element is added to remove the crystallization promoting element in the gettering region 80. FIG. 1 (A)
Since the area of the gettering region 83 for capturing the crystallization promoting element is the minimum size, the gettering region 8
3, the concentration of the crystallization promoting element can be increased, and the resistance of the source region 81 and the drain region 82 can be reduced.

【0023】図1(B)は、帯状にリンを添加するもの
であって、リン添加領域83と島状半導体層86の横方
向(帯の長さ方向)の位置合わせが不要となる。更に、
図1(B)は、ゲッタリング領域83の面積が図1
(A)よりも大きいため、結晶化促進元素除去の時短
化、低温化を図ることができる。それと同時に、図1
(B)は、リン添加領域83の帯の幅をソース領域81
及びドレイン領域82の幅としているため、リン添加領
域83を帯状でかつその面積を必要最低限としているた
め、横方向の位置合わせを不要としたものの中で最もソ
ース領域81及びドレイン領域82に捕獲される結晶化
促進元素の濃度を高くでき、ソース領域81及びドレイ
ン領域82の低抵抗化を図ることができる。
FIG. 1B shows a case where phosphorus is added in a band shape, and it is not necessary to align the phosphorus-added region 83 and the island-shaped semiconductor layer 86 in the horizontal direction (the length direction of the band). Furthermore,
FIG. 1B shows that the area of the gettering region 83 is smaller than that of FIG.
Since it is larger than (A), the time required for removing the crystallization promoting element can be reduced and the temperature can be reduced. At the same time, FIG.
(B) shows that the width of the band of the phosphorus added region 83 is changed to the source region 81.
And the width of the drain region 82, so that the phosphorus-added region 83 is strip-shaped and its area is minimized, so that the source region 81 and the drain region 82 are the most trapped among those which do not require lateral alignment. Thus, the concentration of the crystallization promoting element can be increased, and the resistance of the source region 81 and the drain region 82 can be reduced.

【0024】図1(C)は図1(B)と同様、帯状にリ
ンを添加するものであり、図1(B)と同様の効果が得
られる。図1(C)はリン添加領域83の幅が図1
(B)のようにソース領域となる領域81及びドレイン
領域となる領域82の幅ではなく、それよりリン添加領
域83の幅を広くしているため、図1(B)よりも更に
結晶化促進元素除去の時短化、低温化を図ることができ
る。また、帯状の幅がソース領域となる領域及びドレイ
ン領域となる領域の幅よりも広いため、リン添加領域8
3と島状半導体層86の横方向(帯の長さ方向)の位置
合わせが不要なことに加えて、リン添加領域83と島状
半導体層86の縦方向(帯の幅方向)の位置合わせを厳
密に行う必要もない。従って図1(C)は最も信頼性を
高めることができる。
FIG. 1C shows a case where phosphorus is added in a belt-like manner as in FIG. 1B, and the same effect as in FIG. 1B is obtained. FIG. 1C shows that the width of the phosphorus-added region 83 is smaller than that of FIG.
Since the width of the phosphorus-added region 83 is wider than that of the region 81 serving as the source region and the region 82 serving as the drain region as shown in FIG. 1B, the crystallization is further promoted as compared with FIG. It is possible to reduce the time and temperature for removing elements. Further, since the band-shaped width is wider than the width of the region serving as the source region and the width of the region serving as the drain region, the phosphorus-added region 8
3 and the island-shaped semiconductor layer 86 need not be aligned in the horizontal direction (the length direction of the band), and in addition, the phosphorus-added region 83 and the island-shaped semiconductor layer 86 can be aligned in the vertical direction (width direction of the band). It is not necessary to perform strictly. Therefore, FIG. 1C can improve the reliability most.

【0025】図1(D)は、チャネル形成領域となる領
域84(又はチャネル形成領域と低濃度不純物領域とな
る領域)を囲んでリンを添加するものであり、最も結晶
化促進元素除去の時短化、低温化を図ることができる。
FIG. 1D shows the case where phosphorus is added to surround a region 84 serving as a channel formation region (or a region serving as a channel formation region and a low concentration impurity region). And lower temperature can be achieved.

【0026】上述の課題を解決するための本発明は、半
導体膜を形成する工程Aと、前記半導体膜に結晶化を促
進する元素を導入する工程Bと、前記結晶化を促進する
元素を導入した後、前記半導体膜を結晶化する工程C
と、結晶化された半導体膜に選択的に15族元素を添加
する工程Dと、前記15族元素を添加した後、前記半導
体膜を加熱処理する工程Eと、前記半導体膜をパターニ
ングして島状半導体層を形成する工程Fと、を有し、前
記パターニングは、前記15族元素が添加された領域が
ソース領域およびドレイン領域となるように、かつ前記
15族元素が添加されなかった領域がチャネル形成領域
となるように行われることを主要な構成とする。
The present invention for solving the above-mentioned problems includes a step A of forming a semiconductor film, a step B of introducing an element for promoting crystallization to the semiconductor film, and a step of introducing the element for promoting crystallization. After that, a step C of crystallizing the semiconductor film
A step D of selectively adding a group 15 element to the crystallized semiconductor film; a step E of heating the semiconductor film after the addition of the group 15 element; and patterning the semiconductor film to form an island. Forming a semiconductor layer, and the patterning is performed such that the region to which the group 15 element is added becomes a source region and a drain region, and the region to which the group 15 element is not added is formed. The main configuration is to be performed so as to be a channel formation region.

【0027】上記半導体膜の形成工程Aにおいて、半導
体膜は結晶性のない半導体膜、又は結晶性を有するが1
00nm以上のオーダーの結晶粒が殆どない半導体膜で
あって、具体的には非晶質半導体膜、微結晶半導体膜を
指す。微結晶半導体膜は、数nm〜数十nmの大きさの
結晶粒を含む微結晶と非晶質とが混相状態の半導体膜で
ある。
In the semiconductor film forming step A, the semiconductor film has no crystallinity, or has
A semiconductor film having almost no crystal grains on the order of 00 nm or more, specifically, an amorphous semiconductor film or a microcrystalline semiconductor film. A microcrystalline semiconductor film is a semiconductor film in which microcrystals including crystal grains having a size of several nm to several tens of nm and amorphous are in a mixed phase.

【0028】より具体的には、半導体膜は非晶質シリコ
ン膜、微結晶シリコン膜、非晶質ゲルマニウム膜、微結
晶ゲルマニウム膜、非晶質Si1 Ge1-x (0<x<
1)であり、これらの半導体膜はプラズマCVD法、減
圧CVD法等の化学的気相法で成膜される。
More specifically, the semiconductor film is an amorphous silicon film, a microcrystalline silicon film, an amorphous germanium film, a microcrystalline germanium film, an amorphous Si 1 Ge 1-x (0 <x <
1), and these semiconductor films are formed by a chemical vapor method such as a plasma CVD method and a low pressure CVD method.

【0029】また、半導体膜を形成する際に、半導体膜
と無機絶縁膜を連続成膜してもよい。そうすることによ
り、半導体膜の表面への不純物の付着を防ぐことができ
る。更に、この連続成膜した無機絶縁膜をゲート絶縁膜
又はゲート絶縁膜の一部としててもよい。半導体膜とゲ
ート絶縁膜の界面における不純物は、半導体特性を損な
う原因となるが、半導体膜とゲート絶縁膜を連続成膜す
ると、半導体膜とゲート絶縁膜の界面への不純物の付着
を防止することができる。
When the semiconductor film is formed, a semiconductor film and an inorganic insulating film may be continuously formed. By doing so, attachment of impurities to the surface of the semiconductor film can be prevented. Further, the continuously formed inorganic insulating film may be used as a gate insulating film or a part of the gate insulating film. Impurities at the interface between the semiconductor film and the gate insulating film may impair semiconductor characteristics.However, when the semiconductor film and the gate insulating film are continuously formed, adhesion of the impurity to the interface between the semiconductor film and the gate insulating film is prevented. Can be.

【0030】上記導入工程Bにおいて、結晶化を促進す
る元素(結晶化促進元素)とは半導体、特にシリコンの
結晶化を助長、促進する機能を有する元素であり、N
i、Fe、Co、Ru、Rh、Pd、Os、Ir、P
t、Cu、Au、Geから選ばれた1種又は複数種の元
素を用いることができる。
In the introduction step B, the element that promotes crystallization (crystallization promoting element) is an element having a function of promoting and promoting crystallization of a semiconductor, particularly silicon.
i, Fe, Co, Ru, Rh, Pd, Os, Ir, P
One or more elements selected from t, Cu, Au, and Ge can be used.

【0031】上記結晶化促進元素を導入する方法は、結
晶化促進元素を半導体膜に添加する方法、結晶化促進元
素を含有する膜を半導体膜の上面又は下面に接して形成
する方法を用いることができる。
As the method for introducing the crystallization promoting element, a method of adding a crystallization promoting element to a semiconductor film and a method of forming a film containing the crystallization promoting element in contact with the upper or lower surface of the semiconductor film are used. Can be.

【0032】前者の方法では、半導体膜を成膜後、イオ
ン注入法、プラズマドーピング法等によって、結晶化促
進元素を半導体膜に添加する方法を用いることができ
る。
In the former method, a method in which after forming a semiconductor film, a crystallization promoting element is added to the semiconductor film by an ion implantation method, a plasma doping method or the like can be used.

【0033】後者の方法において、結晶化促進元素を含
有する膜を形成するには、CVD法やスパッタリング法
などの堆積法や、スピナーを用いて結晶化促進元素を含
む溶液を塗布する塗布法が挙げられる。また、結晶化促
進元素を含有する膜の形成と、半導体膜の形成はどちら
が先でも良く、半導体膜を先に成膜すれば、結晶化促進
元素を含有する膜は半導体膜上面に密接して形成され、
形成順序を逆にすれば、結晶化促進元素を含有する膜は
半導体膜下面に密接して形成されることになる。なお本
発明では、密接するとは半導体膜と結晶化促進元素が文
字通り密接するだけでなく、半導体膜内に結晶化促進元
素が移動できれば、膜の間に10nm程度の厚さの酸化
膜、自然酸化膜等が存在している構成も含む。
In the latter method, a film containing a crystallization promoting element is formed by a deposition method such as a CVD method or a sputtering method, or a coating method of applying a solution containing a crystallization promoting element using a spinner. No. Either the formation of the film containing the crystallization promoting element or the formation of the semiconductor film may be performed first. If the semiconductor film is formed first, the film containing the crystallization promoting element is in close contact with the upper surface of the semiconductor film. Formed,
If the formation order is reversed, the film containing the crystallization promoting element will be formed close to the lower surface of the semiconductor film. In the present invention, close contact means not only that the semiconductor film and the crystallization promoting element are literally in close contact with each other, but also that if the crystallization promoting element can move into the semiconductor film, an oxide film having a thickness of about This includes a configuration in which a film or the like exists.

【0034】例えば、導入工程で、結晶化促進元素とし
てニッケル(Ni)を用いた場合には、堆積法でNi膜
やNiシリサイド膜を成膜すればよい。
For example, when nickel (Ni) is used as a crystallization promoting element in the introduction step, a Ni film or a Ni silicide film may be formed by a deposition method.

【0035】また、塗布法を用いる場合には、臭化ニッ
ケルや、酢酸ニッケル、蓚酸ニッケル、炭酸ニッケル、
塩化ニッケル、沃化ニッケル、硝酸ニッケル、硫酸ニッ
ケル等のニッケル塩を溶質とし、水、アルコール、酸、
アンモニアを溶媒とする溶液、又はニッケル元素を溶質
とし、ベンゼン、トルエン、キシレン、四塩化炭素、ク
ロロホルム、エーテルを溶媒とする溶液を用いることが
できる。あるいは、ニッケルが完全に溶解していなくと
も、ニッケルが媒質中に分散したエマルジョンの如き材
料を用いてもよい。
When the coating method is used, nickel bromide, nickel acetate, nickel oxalate, nickel carbonate,
Nickel salts such as nickel chloride, nickel iodide, nickel nitrate and nickel sulfate are used as solutes, and water, alcohol, acid,
A solution using ammonia as a solvent or a solution using nickel as a solute and using benzene, toluene, xylene, carbon tetrachloride, chloroform, or ether as a solvent can be used. Alternatively, even if nickel is not completely dissolved, a material such as an emulsion in which nickel is dispersed in a medium may be used.

【0036】または酸化膜形成用の溶液にニッケル単体
あるいはニッケルの化合物を分散させ、ニッケルを含有
した酸化膜を形成する方法でもよい。このような溶液と
しては、東京応化工業株式会社のOCD(Ohka Diffusio
n Source)を用いることができる。このOCD溶液を用
いれば、被形成面上に塗布し、200℃程度で焼成する
ことで、簡単に酸化シリコン膜を形成できる。他の結晶
化促進元素についても同様である。
Alternatively, nickel alone or a nickel compound may be dispersed in a solution for forming an oxide film to form an oxide film containing nickel. As such a solution, OCD (Ohka Diffusio) of Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd.
n Source) can be used. With the use of this OCD solution, a silicon oxide film can be easily formed by applying it on the surface to be formed and baking it at about 200 ° C. The same applies to other crystallization promoting elements.

【0037】結晶化促進元素の導入方法としては、ドー
ピング法やNi膜をスパッタ法で成膜する方法よりも、
塗布法が最も容易に半導体膜中の結晶化促進元素濃度を
調節することができ、また工程も簡単化される。
As a method of introducing the crystallization promoting element, a doping method or a method of forming a Ni film by a sputtering method is used.
The coating method can most easily adjust the concentration of the crystallization promoting element in the semiconductor film, and the process can be simplified.

【0038】また、上記結晶化工程Cは、半導体膜内に
結晶化促進元素を移動(拡散ともいう)させながら行
う。結晶化促進元素を導入した半導体膜を加熱処理する
と、結晶化促進元素が直ちに半導体膜内に移動する。そ
して結晶化促進元素は移動しつつ、非晶質状態にある分
子鎖に触媒的な作用を及ぼし、半導体膜を結晶化させ
る。
The crystallization step C is performed while moving (also called diffusion) the crystallization promoting element into the semiconductor film. When the semiconductor film into which the crystallization promoting element is introduced is heat-treated, the crystallization promoting element immediately moves into the semiconductor film. Then, the crystallization-promoting element moves and exerts a catalytic action on the molecular chains in the amorphous state to crystallize the semiconductor film.

【0039】この結晶化を促進させる作用に関しては、
本出願人により、特開平06−244103号公報、特
開平06−244104号公報等で開示している。結晶
化促進元素と接しているシリコンは結晶化促進元素と結
合し、シリサイドが形成される。そして、シリサイドと
非晶質状態のシリコン結合が反応して、結晶化が進行す
ることが分かった。これは、結晶化促進元素とシリコン
の原子間距離が単結晶シリコンの原子間距離に非常に近
いためであり、Ni−Si間距離が単結晶Si−Si間
距離と最も近く、0.6%ほど短い。
Regarding the action of accelerating the crystallization,
The present applicant has disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 06-244103 and 06-244104. Silicon in contact with the crystallization promoting element combines with the crystallization promoting element to form silicide. Then, it was found that the silicide reacts with the amorphous silicon bond, and crystallization proceeds. This is because the interatomic distance between the crystallization promoting element and silicon is very close to the interatomic distance of single crystal silicon, and the Ni—Si distance is closest to the single crystal Si—Si distance, and 0.6% As short.

【0040】Niを結晶化促進元素として用いて非晶質
シリコン膜を結晶化させる反応をモデル化すると、 Si[a]−Ni(シリサイド)+Si[b]−Si[c](非晶質) →Si[a]−Si[b](結晶性)+Ni−Si[c](シリサイド) という反応式で表すことができる。
When a reaction for crystallizing an amorphous silicon film using Ni as a crystallization promoting element is modeled, Si [a] -Ni (silicide) + Si [b] -Si [c] (amorphous) → Si [a] -Si [b] (crystalline) + Ni-Si [c] (silicide)

【0041】なお、上記の反応式において、[a]、
[b]、[c]という指標はSi原子位置を表してい
る。
In the above reaction formula, [a],
The indices [b] and [c] indicate Si atom positions.

【0042】上記の反応式は、シリサイド中のNi原子
が非晶質部分のシリコンのSi[b]原子と置換するた
めに、Si[a]−Si[b]間距離が単結晶とほぼ同
じになることを示している。また、Niが半導体膜内を
拡散しつつ、結晶成長させていることを示している。ま
た、結晶化反応が終了した時点で、NiはSiと結合し
た状態で、移動した終端(又は、結晶成長の先端)に局
在していることを示している。つまりNiSix で表さ
れるシリサイド状態で結晶化後の膜内に不規則に分布し
ていることとなる。このシリサイドの存在は、結晶化後
の膜をFPM処理することで、穴として確認できる。
In the above reaction formula, the distance between Si [a] and Si [b] is almost the same as that of the single crystal because the Ni atom in the silicide replaces the Si [b] atom of the amorphous silicon. Indicates that In addition, it shows that Ni grows crystal while diffusing in the semiconductor film. Further, at the time when the crystallization reaction is completed, it is shown that Ni is localized at the moved end (or the tip of crystal growth) in a state of being bonded to Si. That can be assumed to be randomly distributed within the film after crystallization of silicide state represented by NiSi x. The presence of this silicide can be confirmed as a hole by subjecting the film after crystallization to FPM treatment.

【0043】FPM処理とは、ニッケルシリサイドを短
時間で除去できるFPM(50%HFと50%H2 2
を1:1で混合したエッチャント)を用いた処理であっ
て、FPMで30秒程度エッチングして、エッチングに
よる穴の有無によってニッケルシリサイドの存在が確認
できるものである。
The FPM treatment is an FPM (50% HF and 50% H 2 O 2) that can remove nickel silicide in a short time.
(Etchant mixed with 1: 1), which is etched by FPM for about 30 seconds, and the presence of nickel silicide can be confirmed by the presence or absence of a hole by the etching.

【0044】FPM処理によって結晶化されたシリコン
膜には不規則にFPMによる穴が発生していた。このこ
とは、結晶化された領域にはニッケルが局在し、この局
在している部分でシリコンと結合してシリサイドが形成
されていることを示している。
Holes due to FPM were irregularly formed in the silicon film crystallized by the FPM treatment. This indicates that nickel is localized in the crystallized region, and silicide is formed by bonding with silicon at the localized portion.

【0045】なお、この結晶化反応を進行させるための
エネルギーを与えるには、加熱炉において450℃以上
で加熱すればよいことが分かっている。また、加熱温度
の上限は650℃とする。これは、結晶化促進元素と反
応しない部分で、非晶質半導体膜の結晶化が進行しない
ようにするためである。結晶化促進元素と反応しない部
分で結晶化してしまうと、結晶化促進元素がその部分に
拡散できないので結晶粒を大きくすることができず、ま
た粒径もばらついてしまう。
It is known that in order to provide energy for causing the crystallization reaction to proceed, heating at 450 ° C. or higher in a heating furnace is sufficient. The upper limit of the heating temperature is 650 ° C. This is to prevent crystallization of the amorphous semiconductor film from progressing in a portion that does not react with the crystallization promoting element. If crystallization occurs in a portion that does not react with the crystallization promoting element, the crystallization promoting element cannot diffuse into that portion, so that the crystal grains cannot be made large and the particle size varies.

【0046】また、結晶化工程において、加熱処理によ
り結晶化した半導体膜には結晶粒内に欠陥が含まれる場
合があり、また非晶質部分が残存している場合がある。
そこで、その非晶質部分を結晶化し、また粒内の欠陥を
消滅させるために、再び加熱処理を行うことは好まし
い。この加熱温度は結晶化の際の加熱処理よりも高く、
具体的には500〜1100℃とする、より好ましくは
600〜1100℃とする。なお、実際の温度の上限は
基板の耐熱温度で決定されることはいうまでもない。
In the crystallization step, the semiconductor film crystallized by the heat treatment may contain defects in crystal grains, or may have an amorphous portion.
Therefore, it is preferable to perform heat treatment again in order to crystallize the amorphous portion and eliminate defects in the grains. This heating temperature is higher than the heat treatment during crystallization,
Specifically, the temperature is set to 500 to 1100 ° C, more preferably to 600 to 1100 ° C. Needless to say, the upper limit of the actual temperature is determined by the heat resistant temperature of the substrate.

【0047】なお、この工程で、加熱処理の代わりにエ
キシマレーザー光を照射することもできる。しかしなが
ら、上述したようにエキシマレーザーには不可避的な照
射エネルギーばらつきがあるため、非晶質部分の結晶化
にばらつきが生じてしまうおそれがある。特に、膜ごと
に非晶質部分の分布にばらつきがある場合は、1つの半
導体装置で、素子間の特性がばらついてしまうだけでな
く、半導体装置間の特性のばらつきが生ずるおそれがあ
る。
In this step, excimer laser light can be applied instead of the heat treatment. However, as described above, since the excimer laser has unavoidable irradiation energy variation, the crystallization of the amorphous portion may vary. In particular, in the case where the distribution of the amorphous portion varies from one film to another, not only the characteristics among the elements in one semiconductor device vary, but also the characteristics between the semiconductor devices may vary.

【0048】そのため、結晶化工程後、エキシマレーザ
ー光を照射する場合は、必ず加熱処理を施して、非晶質
部分を結晶化させ、また欠陥を減少させることが望まれ
る。従って、次の光アニール工程でエキシマレーザーを
使用する場合には、結晶性改善するための処理を加熱処
理で行うことが重要になる。
Therefore, when excimer laser light is irradiated after the crystallization step, it is desirable to always perform a heat treatment to crystallize the amorphous portion and reduce defects. Therefore, when an excimer laser is used in the next optical annealing step, it is important to perform a process for improving crystallinity by heat treatment.

【0049】また、加熱炉内での加熱処理と同等な加熱
方法として、波長0.6〜4μm、より好ましくは0.
8〜1.4μmにピークをもつ赤外光を数十〜数百秒照
射するRTA法が知られている。赤外光に対する吸収係
数が高いため、赤外光の照射によって半導体膜は800
〜1100℃に短時間で加熱される。しかし、RTA法
はエキシマレーザー光よりも照射時間が長いため、基板
に熱が吸収され易く、ガラス基板を用いる場合には反り
の発生に注意が必要である。
As a heating method equivalent to the heat treatment in the heating furnace, the wavelength is 0.6 to 4 μm, and more preferably the wavelength is 0.6 to 4 μm.
The RTA method of irradiating infrared light having a peak at 8 to 1.4 μm for several tens to several hundreds of seconds is known. Since the absorption coefficient of infrared light is high, the semiconductor film is 800
Heat to ~ 1100 ° C in a short time. However, since the RTA method has a longer irradiation time than the excimer laser beam, heat is easily absorbed by the substrate, and when a glass substrate is used, attention must be paid to the occurrence of warpage.

【0050】また、他の方法としてパルス発振型のYA
GレーザーやYVO4レーザーを使用する方法がある。
特にレーザーダイオード励起方式のレーザー装置を使用
すると高出力と高いパルス発振周波数が得られる。その
第2高調波(532nm)、第3高調波(354.7n
m)、第4高調波(266nm)のいずれかを使用し、例
えばレーザーパルス発振周波数1〜20000Hz(好
ましくは10〜10000Hz)、レーザーエネルギー
密度を200〜600mJ/cm2(代表的には300〜50
0mJ/cm2)とする。そして、線状ビームを基板全面に渡
って照射し、この時の線状ビームの重ね合わせ率(オー
バーラップ率)を80〜90%として行う。第2高調波
を使うと、半導体層の内部にも均一に熱が伝わり、照射
エネルギー範囲が多少ばらついても結晶化が可能とな
る。それにより、加工マージンがとれるため結晶化のば
らつきが少なくなる。また、パルス周波数が高いのでス
ループットが向上する。
As another method, a pulse oscillation type YA
There is a method using a G laser or a YVO 4 laser.
In particular, when a laser device of a laser diode pumping type is used, a high output and a high pulse oscillation frequency can be obtained. The second harmonic (532 nm) and the third harmonic (354.7n)
m) or the fourth harmonic (266 nm), for example, a laser pulse oscillation frequency of 1 to 20,000 Hz (preferably 10 to 10000 Hz), and a laser energy density of 200 to 600 mJ / cm 2 (typically 300 to 50
0 mJ / cm 2 ). Then, a linear beam is irradiated over the entire surface of the substrate, and the superposition rate (overlap rate) of the linear beam at this time is set to 80 to 90%. When the second harmonic is used, heat is evenly transmitted to the inside of the semiconductor layer, and crystallization can be performed even when the irradiation energy range is slightly varied. As a result, a processing margin can be secured, and crystallization variation is reduced. Further, since the pulse frequency is high, the throughput is improved.

【0051】本発明では、結晶化された半導体膜内に局
在する結晶化促進元素を除去(ゲッタリング)すること
を目的とする。本発明では、結晶化促進元素をゲッタリ
ングするために15族元素を用いる。ここで、15族元
素はP、As、N、Sb、Biである。ゲッタリング能
力の最も高いのはPであり、次いでSbである。
An object of the present invention is to remove (gettering) a crystallization promoting element localized in a crystallized semiconductor film. In the present invention, a group 15 element is used to getter the crystallization promoting element. Here, the Group 15 elements are P, As, N, Sb, and Bi. P has the highest gettering ability, followed by Sb.

【0052】本発明において結晶化促進元素の除去は、
結晶化した結晶質半導体膜に15族元素を選択的に添加
して15族元素を含有する領域を形成し、加熱処理し
て、15族元素を含有する領域に結晶化促進元素を移動
させ、捕獲することにより行う。結晶質半導体膜に15
族元素を添加する工程Dには、半導体膜に結晶化促進元
素を導入する方法と同様に、プラズマドーピング法やイ
オン注入法等の気相法が挙げられる。
In the present invention, the crystallization promoting element is removed by
A group 15 element is selectively added to the crystallized crystalline semiconductor film to form a region containing a group 15 element, and heat treatment is performed to move a crystallization promoting element to a region containing a group 15 element. This is done by capturing. 15 for crystalline semiconductor film
In the step D of adding a group element, a gas phase method such as a plasma doping method or an ion implantation method may be used as in the method of introducing a crystallization promoting element into a semiconductor film.

【0053】15族元素を添加する領域(ゲッタリング
領域)は、結晶化された半導体膜のチャネル形成領域と
なる領域又はチャネル形成領域と低濃度不純物領域とな
る領域を含まず、かつチャネル形成領域となる領域又は
チャネル形成領域と低濃度不純物領域となる領域に接し
た領域、具体的には、ソース領域となる領域及びドレイ
ン領域となる領域を含んだ領域である。ソース領域とな
る領域及びドレイン領域となる領域に15族元素を添加
することにより、同時に低抵抗化のための不純物元素の
導入工程を行うことができ、工程を簡略化できる。
The region to which the group XV element is added (gettering region) does not include a region to be a channel formation region of the crystallized semiconductor film or a region to be a channel formation region and a region to be a low-concentration impurity region. A region that is to be in contact with the region to be formed or the channel formation region and the region to be the low-concentration impurity region, specifically, a region that includes a region to be a source region and a region to be a drain region. By adding a Group 15 element to the region serving as a source region and the region serving as a drain region, a step of introducing an impurity element for reducing resistance can be performed at the same time, and the process can be simplified.

【0054】15族元素を添加する際のマスクは、酸化
シリコン膜や、窒化シリコン膜、窒化酸化シリコン膜等
の無機絶縁膜を用いることが好ましい。
It is preferable that an inorganic insulating film such as a silicon oxide film, a silicon nitride film, a silicon nitride oxide film, or the like be used as a mask when the Group 15 element is added.

【0055】15族元素を添加する領域(ゲッタリング
領域)の大きさは、少なくともソース領域となる領域及
びドレイン領域となる領域の大きさがあれば、結晶化促
進元素の除去のためには十分である。しかし、15族元
素を添加する領域が大きければ除去工程の時短化、低温
化となるので好ましい。従って、結晶化を促進する元素
の除去工程の後に、半導体膜をパターニングして島状半
導体層を形成する工程を行うことは、15族元素の添加
領域をソース領域及びドレイン領域より大きくすること
ができるため好ましい。
The size of the region (gettering region) to which the Group 15 element is added is sufficient for removing the crystallization promoting element if at least the size of the source region and the drain region is large. It is. However, it is preferable that the region to which the group 15 element is added be large, because the time required for the removal step is reduced and the temperature is reduced. Therefore, performing the step of patterning the semiconductor film to form the island-shaped semiconductor layer after the step of removing the element that promotes crystallization requires that the region to which the group 15 element is added be larger than the source region and the drain region. It is preferable because it is possible.

【0056】15族元素を添加した領域の15族元素濃
度は、半導体膜内に残存する結晶化促進元素の濃度の1
0倍とする。本発明の結晶化方法では、1018〜1020
atoms/cm3 オーダーで結晶化促進元素が残存するため、
15族元素濃度は1×1019〜1×1021atoms/cm3
する。
The group 15 element concentration in the region where the group 15 element is added is 1% of the concentration of the crystallization promoting element remaining in the semiconductor film.
Make it 0 times. In the crystallization method of the present invention, 10 18 to 10 20
Since the crystallization promoting element remains in the order of atoms / cm 3 ,
The group 15 element concentration is 1 × 10 19 to 1 × 10 21 atoms / cm 3 .

【0057】結晶化促進元素の除去(ゲッタリング)
は、加熱処理する工程Eによって行う。加熱処理によっ
て、結晶化促進元素は15族元素を添加した領域(ゲッ
タリング領域)へ移動して捕獲(ゲッタリング)され
る。この結晶化促進元素の除去工程は、15族元素を添
加した領域に結晶化促進元素を吸い取らせる(ゲッタリ
ングさせる)工程と見ることができる。
Removal of crystallization promoting element (gettering)
Is performed in the step E of performing a heat treatment. By the heat treatment, the crystallization promoting element moves to a region (gettering region) to which the group XV element is added and is captured (gettered). This removal step of the crystallization promoting element can be regarded as a step of absorbing (gettering) the crystallization promoting element in the region to which the group 15 element is added.

【0058】この加熱処理は、ゲート電極、ゲート配線
形成前に行う(ゲート配線とゲート電極は一体的に形成
されていることが多い)。半導体膜の結晶化時と、結晶
化促進元素の除去時の温度が、半導体装置作製の中で最
も高温に上げなければならない。従って、これらの工程
終了後にゲート電極の形成を行うことで、耐熱性の高く
ない導電材料をゲート電極として用いることができる。
半導体装置の使用時に求められているゲート電極材料の
特性は低抵抗なことであるが、半導体装置の作製時に求
められているゲート電極材料の特性は耐熱性があること
である。耐熱性は、半導体装置の信頼性を損なわないた
めに求められる重要な特性である。耐熱性の低い導電材
料は、いくら抵抗が低くてもゲート電極材料として用い
ることができなかったが、本発明を用いることにより、
耐熱性の高くない導電材料を用いてゲート電極を形成す
ることができる。
This heat treatment is performed before forming the gate electrode and the gate wiring (the gate wiring and the gate electrode are often formed integrally). The temperatures at the time of crystallization of the semiconductor film and at the time of removal of the crystallization promoting element must be raised to the highest temperatures in manufacturing a semiconductor device. Therefore, by forming the gate electrode after these steps, a conductive material with low heat resistance can be used as the gate electrode.
The characteristic of the gate electrode material required when using the semiconductor device is low resistance, but the characteristic of the gate electrode material required when manufacturing the semiconductor device is that it has heat resistance. Heat resistance is an important characteristic required so as not to impair the reliability of the semiconductor device. A conductive material having low heat resistance could not be used as a gate electrode material, no matter how low the resistance, but by using the present invention,
The gate electrode can be formed using a conductive material with low heat resistance.

【0059】また本発明において、結晶化促進元素の除
去工程を低温化、時短化するために、この工程の前に、
結晶化した結晶質半導体膜にレーザー光又は強光を照射
することは好ましい。この光照射(光アニール)によっ
て、結晶質半導体膜に局在している結晶化促進元素を移
動しやすい状態とすることができる。
In the present invention, in order to lower the temperature and shorten the time for removing the crystallization promoting element,
It is preferable to irradiate the crystallized crystalline semiconductor film with laser light or strong light. By this light irradiation (light annealing), it is possible to make the crystallization promoting element localized in the crystalline semiconductor film easy to move.

【0060】結晶化促進元素はNiSix の如く、半導
体分子と結合した状態で、半導体膜内に分布している
が、光アニールのエネルギーにより、Ni−Si結合が
断たれて、結晶化促進元素は原子状態にされる、あるい
はNi−Si結合エネルギーが低下されるため、残存し
ている結晶化促進元素は結晶質半導体膜内を移動しやす
い状態となるためである。
[0060] crystallization promoter element as NiSi x, remain attached to the semiconductor molecules, although distributed semiconductor film, by the energy of light annealing, is cut off the NiSi bond, crystallization accelerating element Is changed to an atomic state, or the Ni-Si bond energy is reduced, so that the remaining crystallization promoting element is easily moved in the crystalline semiconductor film.

【0061】上記光アニールによって、結晶化促進元素
を移動させるために必要なエネルギーを下げることがで
きるため、500℃以上で加熱することで、結晶化促進
元素を移動させることができ、また、処理時間を短くす
ることもできる。更に、ゲッタリング領域を素子形成領
域に形成するため、ゲッタリング領域を新たに設ける必
要がなく、素子形成可能な部分を拡大できる。なお、結
晶化促進元素の除去工程の加熱温度の上限は、ゲッタリ
ング領域に含まれる15族元素が移動しない温度であ
り、800℃〜850℃である。
Since the energy required for moving the crystallization promoting element can be reduced by the above-described light annealing, the crystallization promoting element can be moved by heating at 500 ° C. or more. The time can be shortened. Further, since the gettering region is formed in the element formation region, it is not necessary to newly provide a gettering region, and the portion where the element can be formed can be enlarged. Note that the upper limit of the heating temperature in the step of removing the crystallization promoting element is a temperature at which the group 15 element included in the gettering region does not move, and is 800 ° C to 850 ° C.

【0062】また光アニール工程において光を照射する
部分は、半導体膜のうち半導体素子を構成する半導体層
となる部分に照射すればよく、少なくともこの半導体層
の空乏層が形成される領域(チャネル形成領域)を含む
ようにする。
In the light annealing step, the portion to be irradiated with light may be irradiated to a portion of the semiconductor film to be a semiconductor layer constituting a semiconductor element, and at least a region where a depletion layer of the semiconductor layer is formed. Region).

【0063】光アニールに使用する光源は、エキシマレ
ーザーを用いることができる。例えばKrFエキシマレ
ーザー(波長248nm)、XeClエキシマレーザー
(波長308nm)、XeFエキシマレーザー(波長3
51、353nm)、ArFエキシマレーザー(波長1
93nm)、XeFエキシマレーザー(波長483n
m)等を用いることができる。また、紫外線ランプを用
いることができる。またはキセノンランプやアークラン
プなどの赤外線ランプなどを用いることができる。パル
ス発振方式のエキシマレーザー光を用いることができ
る。
An excimer laser can be used as a light source for light annealing. For example, KrF excimer laser (wavelength 248 nm), XeCl excimer laser (wavelength 308 nm), XeF excimer laser (wavelength 3
51, 353 nm), ArF excimer laser (wavelength 1
93 nm), XeF excimer laser (wavelength 483 n)
m) and the like can be used. Further, an ultraviolet lamp can be used. Alternatively, an infrared lamp such as a xenon lamp or an arc lamp can be used. Excimer laser light of a pulse oscillation method can be used.

【0064】また、他の方法としてパルス発振型のYA
GレーザーやYVO4レーザーを使用する方法がある。
特にレーザーダイオード励起方式のレーザー装置を使用
すると高出力と高いパルス発振周波数が得られる。その
基本波(1064nm)、第2高調波(532nm)、第
3高調波(354.7nm)、第4高調波(266n
m)のいずれかを使用し、例えばレーザーパルス発振周
波数1〜20000Hz(好ましくは10〜10000
Hz)、レーザーエネルギー密度を200〜600mJ/c
m2(代表的には300〜500mJ/cm2)とする。そし
て、線状ビームを基板全面に渡って照射し、この時の線
状ビームの重ね合わせ率(オーバーラップ率)を80〜
90%として行う。また、パルス周波数が高いのでスル
ープットが向上する。
As another method, a pulse oscillation type YA
There is a method using a G laser or a YVO 4 laser.
In particular, when a laser device of a laser diode pumping type is used, a high output and a high pulse oscillation frequency can be obtained. The fundamental wave (1064 nm), the second harmonic (532 nm), the third harmonic (354.7 nm), and the fourth harmonic (266n)
m), for example, a laser pulse oscillation frequency of 1 to 20,000 Hz (preferably 10 to 10,000)
Hz), laser energy density of 200-600mJ / c
m 2 (typically 300 to 500 mJ / cm 2 ). Then, the linear beam is irradiated over the entire surface of the substrate, and the superposition rate (overlap rate) of the linear beam at this time is 80 to
Perform as 90%. Further, since the pulse frequency is high, the throughput is improved.

【0065】島状半導体層の形成工程Fにおいて、パタ
ーニングは、前記15族元素が添加された領域がソース
領域およびドレイン領域となるように、かつ前記15族
元素が添加されなかった領域がチャネル形成領域又はチ
ャネル形成領域と低濃度不純物領域となるように行われ
る。
In the island-shaped semiconductor layer forming step F, the patterning is performed so that the region to which the group 15 element is added becomes a source region and a drain region, and the region to which the group 15 element is not added forms a channel. This is performed so as to be a region or a channel formation region and a low concentration impurity region.

【0066】その後、半導体層に接して設けられたゲー
ト絶縁膜を介してゲート電極を形成し、ゲート電極に対
向する半導体層をチャネル形成領域とする。ゲート電極
は、島状半導体層の前記15族元素が添加されてない領
域(被ゲッタリング領域)上に前記ゲート絶縁膜を介し
て形成する。
Thereafter, a gate electrode is formed via a gate insulating film provided in contact with the semiconductor layer, and the semiconductor layer facing the gate electrode is used as a channel formation region. The gate electrode is formed on a region (a region to be gettered) of the island-shaped semiconductor layer to which the group 15 element is not added via the gate insulating film.

【0067】本発明は、ゲート電極に整合して自己整合
的にソース領域及びドレイン領域を形成するものではな
い。従って、ゲート電極の大きさを変更するだけで、上
面から見て15族元素が添加された領域(ソース領域と
ドレイン領域)とゲート電極とが重なった構造とするこ
とも、上面から見て15族元素が添加された領域(ソー
ス領域とドレイン領域)とゲート電極とがほぼ接するよ
うに形成することも、上面から見て15族元素が添加さ
れた領域(ソース領域とドレイン領域)とゲート電極と
の間隔が一定距離ある構造とすることも可能である。
The present invention does not form a source region and a drain region in self-alignment with the gate electrode. Therefore, only by changing the size of the gate electrode, the structure in which the region (source region and drain region) to which the Group 15 element is added and the gate electrode overlap each other when viewed from the top can be used. The region to which the group 15 element is added (the source region and the drain region) may be formed so as to be almost in contact with the gate electrode, or the region to which the group 15 element is added (the source region and the drain region) and the gate electrode may be formed. It is also possible to adopt a structure in which the distance between the two is constant.

【0068】更に、15族元素が添加された領域(ソー
ス領域とドレイン領域)とゲート電極との間隔が一定距
離あるように形成した後、即ち島状半導体層の前記15
族元素が添加されていない領域の一部分(チャネル形成
領域と低濃度不純物領域となる領域のうちチャネル形成
領域となる領域)上に前記ゲート絶縁膜を介してゲート
電極を形成し、その後、ゲート電極をマスクとして不純
物元素を添加して、上面から見て、ソース領域及びドレ
イン領域とゲート電極との間に低濃度不純物領域を形成
することもできる。
Further, after the region to which the group 15 element is added (the source region and the drain region) and the gate electrode are formed so as to have a fixed distance, that is, the region 15 of the island-like semiconductor layer is formed.
Forming a gate electrode over a part of a region to which a group element is not added (a region to be a channel formation region among regions to be a channel formation region and a low-concentration impurity region) via the gate insulating film; , A low-concentration impurity region can be formed between the source and drain regions and the gate electrode when viewed from above.

【0069】そして更に、低濃度不純物領域形成後、ゲ
ート電極として既に形成されている第1の導電膜上に第
2の導電膜をゲート電極の一部として形成し、低濃度不
純物領域とその第2の導電膜が重なりを有するように第
2の導電膜をパターニングすることによって、ゲート電
極と低濃度不純物領域が重なる領域を有するゲート・オ
ーバーラップド・LDD(GOLD)構造を得ることが
できる。GOLD構造は、ホットエレクトロン注入によ
る半導体装置の劣化を防止することができる。また、ゲ
ート電極が2層の場合を例に説明したが、3層以上の多
層構造としてもよい。
Further, after forming the low-concentration impurity region, a second conductive film is formed as a part of the gate electrode on the first conductive film already formed as the gate electrode, and the low-concentration impurity region and the second conductive film are formed. By patterning the second conductive film so that the two conductive films overlap, a gate overlapped LDD (GOLD) structure including a region where the gate electrode and the low-concentration impurity region overlap with each other can be obtained. The GOLD structure can prevent deterioration of a semiconductor device due to hot electron injection. Further, the case where the gate electrode has two layers has been described as an example, but a multilayer structure having three or more layers may be used.

【0070】このように本発明は、ゲート電極の大きさ
を変えるだけで異なる構造の素子を作製することができ
る。従って、同じパネル上の、例えばマトリクス回路と
ドライバ回路の素子構造を容易に異なる構造とすること
ができる。同様に、マトリクス回路のNチャネル型TF
TとPチャネル型TFTを容易に異なる構造とすること
ができる。
As described above, according to the present invention, an element having a different structure can be manufactured only by changing the size of the gate electrode. Therefore, for example, the element structures of the matrix circuit and the driver circuit on the same panel can be easily different. Similarly, the N-channel type TF of the matrix circuit
The T and P-channel TFTs can easily have different structures.

【0071】結晶化促進元素を捕獲する領域には15族
元素だけでなく、13族元素をも添加することにより、
15族元素のみよりも高い除去効果が得られることが判
明している。この場合には、13族元素濃度は15族元
素濃度の1.3〜2倍とする。13族元素とはB、A
l、Ga、In、Tiである。
By adding not only the Group 15 element but also the Group 13 element to the region for capturing the crystallization promoting element,
It has been found that a removal effect higher than that of the Group 15 element alone can be obtained. In this case, the group 13 element concentration is set to 1.3 to 2 times the group 15 element concentration. Group 13 elements are B and A
1, Ga, In, and Ti.

【0072】本発明の結晶化促進元素の除去工程によっ
て、結晶化促進元素濃度が5×10 17atoms/cm3 以下
(好ましくは2×1017atoms/cm3 以下)にまで低減さ
れた結晶質半導体領域が得られる。
The removal step of the crystallization promoting element of the present invention
The crystallization promoting element concentration is 5 × 10 17atoms / cmThreeLess than
(Preferably 2 × 1017atoms / cmThreeBelow)
The obtained crystalline semiconductor region is obtained.

【0073】なお、現状ではSIMS(質量二次イオン
分析)による検出下限が2×1017atoms/cm3 程度であ
るため、それ以下の濃度を調べることはできない。しか
しながら、本明細書に示す除去工程を行うことで、少な
くとも1×1014〜1×10 15atoms/cm3 程度にまで、
結晶化促進元素は低減されるものと推定される。
At present, SIMS (mass secondary ion)
Analysis) lower limit of detection 2 × 1017atoms / cmThreeAbout
Therefore, it is not possible to determine the concentration below that. Only
However, by performing the removal process described in this specification,
At least 1 × 1014~ 1 × 10 Fifteenatoms / cmThreeTo the extent,
It is presumed that the crystallization promoting element is reduced.

【0074】[0074]

【発明の実施の形態】 図3〜図6を用いて本発明の実
施の形態を説明する。なお、15族元素は半導体にN型
の導電型を付与する元素であり、本発明の実施の形態
は、N型のソース領域となる領域及びドレイン領域とな
る領域をゲッタリング領域に用いる。
Embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS. Note that the Group 15 element is an element that imparts N-type conductivity to a semiconductor, and the embodiment of the present invention uses a region serving as an N-type source region and a region serving as a drain region as a gettering region.

【0075】[実施形態1] 図3を用いて、本実施形
態を説明す。図3(A)に示すように、基板10を用意
し、基板10表面に下地膜11を形成する。基板10に
はガラス基板、石英基板、セラミック基板等の絶縁性基
板、単結晶シリコン基板、更にステンレス基板、Cu基
板、Ta 、W、Mo、Ti、Cr等の高融点金属材料又
はこれら合金系(例えば、窒素系合金)からなる基板等
の導電性基板を用いることができる。
Embodiment 1 This embodiment will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 3A, a substrate 10 is prepared, and a base film 11 is formed on the surface of the substrate 10. The substrate 10 includes an insulating substrate such as a glass substrate, a quartz substrate, and a ceramic substrate, a single crystal silicon substrate, a stainless substrate, a Cu substrate, a high melting point metal material such as Ta, W, Mo, Ti, and Cr, or an alloy thereof ( For example, a conductive substrate such as a substrate made of a nitrogen-based alloy) can be used.

【0076】下地膜11は、半導体装置内に基板から不
純物が拡散するのを防ぐ機能、基板10上に形成される
半導体膜や金属膜の密着性を高め、剥離を防止する機能
を有する。下地膜11には、CVD法などで成膜した酸
化シリコン膜や、窒化シリコン膜、窒化酸化シリコン膜
等の無機絶縁膜が使用できる。例えば、シリコン基板を
使用した場合には、熱酸化によってその表面を酸化して
下地膜を形成することができる。また、石英基板やステ
ンレス基板などの耐熱性基板を用いた場合には、非晶質
シリコン膜を成膜し、このシリコン膜を熱酸化してもよ
い。
The base film 11 has a function of preventing impurities from diffusing from the substrate into the semiconductor device, a function of increasing the adhesion of the semiconductor film and the metal film formed on the substrate 10 and a function of preventing peeling. As the base film 11, an inorganic insulating film such as a silicon oxide film, a silicon nitride film, or a silicon nitride oxide film formed by a CVD method or the like can be used. For example, when a silicon substrate is used, its surface can be oxidized by thermal oxidation to form a base film. When a heat-resistant substrate such as a quartz substrate or a stainless steel substrate is used, an amorphous silicon film may be formed, and the silicon film may be thermally oxidized.

【0077】更に、下地膜11として、タングステン、
クロム、タンタル等の高融点金属の被膜や、窒化アルミ
ニウム膜等の高い伝導度を有する被膜を下層に、上記の
無機絶縁膜を上層に積層した積層膜を用いてもよい。こ
の場合には、半導体装置で発生した熱が下地膜11の下
層の被膜から放射されるため、半導体装置の動作が安定
できる。
Further, as the base film 11, tungsten,
A laminated film in which a high-melting-point metal film such as chromium or tantalum or a film having high conductivity such as an aluminum nitride film is formed as a lower layer and the above-described inorganic insulating film is formed as an upper layer may be used. In this case, since the heat generated in the semiconductor device is radiated from the film under the base film 11, the operation of the semiconductor device can be stabilized.

【0078】下地膜11上に、プラズマCVD、減圧C
VD法、熱CVD等の気相法で半導体膜12を成膜す
る。ここでは、減圧CVD法で非晶質シリコン膜を10
〜150nmの厚さに成膜する。プラズマCVD法は減
圧CVD法よりも生産性に優れるが、減圧CVD法は成
膜に時間が掛かるが、プラズマCVD法よりも緻密な膜
ができるという利点がある。(図3(A))
Plasma CVD, reduced pressure C
The semiconductor film 12 is formed by a vapor phase method such as a VD method or thermal CVD. Here, an amorphous silicon film is formed by low pressure CVD
The film is formed to a thickness of 150 nm. Although the plasma CVD method has higher productivity than the low pressure CVD method, the low pressure CVD method requires more time for film formation, but has an advantage that a denser film can be formed than the plasma CVD method. (FIG. 3 (A))

【0079】次に、半導体膜12に結晶化促進元素を導
入する。ここでは、半導体膜12表面に結晶化促進元素
を含有する膜13を形成する方法を用いる。例えば、ス
ピナーにおいて、Ni酢酸塩溶液を塗布し、この状態を
数分間保持する。スピナーを用いて乾燥することによっ
て、膜13としてNi膜が形成される。溶液のニッケル
の濃度は、1ppm以上好ましくは10ppm以上であ
れば実用になる。なお、Ni 膜は必ずしも膜状とは限ら
ないが、膜状でなくても用いることができる。(図3
(B))
Next, a crystallization promoting element is introduced into the semiconductor film 12. Here, a method of forming a film 13 containing a crystallization promoting element on the surface of the semiconductor film 12 is used. For example, in a spinner, a Ni acetate solution is applied, and this state is maintained for several minutes. By drying using a spinner, a Ni film is formed as the film 13. The solution is practical if the concentration of nickel in the solution is 1 ppm or more, preferably 10 ppm or more. The Ni film is not always in the form of a film, but may be used without being in the form of a film. (FIG. 3
(B))

【0080】そして、加熱炉において、結晶化促進元素
が導入された半導体膜12を熱処理し、結晶質半導体膜
15を形成する。熱処理条件は、雰囲気は窒素等の不活
性雰囲気とし、温度450℃〜650℃、好ましくは5
00℃〜650℃、時間4〜24時間とする。本実施形
態においては、半導体膜表面全体にニッケル元素が接す
るため、ニッケルの移動方向は半導体膜表面から下地膜
方向、即ち基板表面にほぼ垂直な方向に移動し、その方
向に結晶化が進行する。(図3(C))
Then, in a heating furnace, the semiconductor film 12 into which the crystallization promoting element is introduced is heat-treated to form a crystalline semiconductor film 15. The heat treatment is performed under an inert atmosphere such as nitrogen, at a temperature of 450 ° C. to 650 ° C., preferably 5 ° C.
00 ° C to 650 ° C, time 4 to 24 hours. In this embodiment, since the nickel element is in contact with the entire surface of the semiconductor film, the moving direction of nickel moves from the surface of the semiconductor film toward the base film, that is, a direction substantially perpendicular to the substrate surface, and crystallization proceeds in that direction. . (FIG. 3 (C))

【0081】次に、結晶質半導体膜15のソース領域及
びドレイン領域となる領域を含む領域に15族元素を選
択的に添加する。まず半導体膜15のチャネル形成領域
となる領域又はチャネル形成領域と低濃度不純物領域と
なる領域を含む領域上にマスク絶縁膜16を形成する。
マスク絶縁膜16としては、レジスト、酸化シリコンな
どが使用できるが無機絶縁膜が好ましい。ここでは10
0nmの厚さの酸化シリコン膜を成膜し、パターニング
してマスク絶縁膜16を形成する。そして、プラズマド
ーピング法、塗布法などによって、選択的に15族元素
を添加して、半導体膜15に15族添加領域15aを形
成する。15族元素が添加されなかった領域15bを便
宜上、被ゲッタリング領域と呼ぶ。(図3(D))
Next, a group 15 element is selectively added to a region of the crystalline semiconductor film 15 including a region to be a source region and a drain region. First, a mask insulating film 16 is formed over a region of the semiconductor film 15 which is to be a channel formation region or a region including a channel formation region and a region to be a low concentration impurity region.
As the mask insulating film 16, a resist, silicon oxide, or the like can be used, but an inorganic insulating film is preferable. Here 10
A silicon oxide film having a thickness of 0 nm is formed and patterned to form a mask insulating film 16. Then, a group 15 element is selectively added by a plasma doping method, a coating method, or the like to form a group 15 added region 15 a in the semiconductor film 15. The region 15b to which the group 15 element is not added is referred to as a gettered region for convenience. (FIG. 3 (D))

【0082】領域15aの15族元素濃度は被ゲッタリ
ング領域15bの結晶化促進元素濃度の10倍とする。
本実施例形態の方法では領域15bには1019〜1020
atoms/cm3 オーダーで結晶化促進元素が残存するため、
領域15aの15族元素の濃度は1×1020〜1×10
21atoms/cm3 とする。
The group 15 element concentration in the region 15a is set to be 10 times the crystallization promoting element concentration in the gettering region 15b.
In the method of the present embodiment, the area 15b has 10 19 to 10 20
Since the crystallization promoting element remains in the order of atoms / cm 3 ,
The concentration of the Group 15 element in the region 15a is 1 × 10 20 to 1 × 10
21 atoms / cm 3 .

【0083】次に、500〜850℃、より好ましくは
550℃〜650℃、4〜8時間加熱処理して、被ゲッ
タリング領域15bに残存した結晶化促進元素をソース
領域及びドレイン領域となる領域を含む領域である15
族元素添加領域15aへ移動させ、そこに吸い取らせ
る。ソース領域及びドレイン領域となる領域に達した結
晶化促進元素は15族元素と結合する。例えば結晶化促
進元素がNi、15族元素がPの場合には、ソース領域
及びドレイン領域となる領域でNiP1 、NiP 2 Ni
2 ・・・といった結合状態で存在する。この結合状態は
非常に安定であり、TFTの動作にほとんど影響しな
い。(図3(E)) この加熱処理により、領域15bの結晶化促進元素(N
i)濃度は2×1017atoms/cm3 以下に低下される。ま
た、ソース領域となる領域及びドレイン領域となる領域
に添加された15族元素を活性化させて、ソース領域と
なる領域及びドレイン領域となる領域を低抵抗化するこ
ともできる。
Next, at 500-850 ° C., more preferably
550 to 650 ° C for 4 to 8 hours,
The crystallization promoting element remaining in the
15 which is a region including a region serving as a region and a drain region
Moved to the group element addition region 15a and absorbed there
You. When the connection reaches the source and drain regions
The crystallization promoting element combines with the Group 15 element. For example, promoting crystallization
When the hexadecimal element is Ni and the group 15 element is P, the source region
And NiP in a region to be a drain region.1, NiP TwoNi
Two.. Exist in a coupled state. This combined state
Very stable and has little effect on TFT operation
No. (FIG. 3E) By this heat treatment, the crystallization promoting element (N
i) The concentration is 2 × 1017atoms / cmThreeIs reduced to: Ma
A source region and a drain region
Activate the Group 15 element added to the source region and
Region and the drain region
Can also be.

【0084】そして、結晶化促進元素の除去工程後に、
領域15を領域15aの全部もしくは一部がソース領域
及びドレイン領域となるように島状にパターニングし
て、島状半導体層17を形成する。半導体層17を用い
てTFT等の半導体素子を作製すればよい。
Then, after the step of removing the crystallization promoting element,
The region 15 is patterned into an island shape so that all or a part of the region 15a becomes a source region and a drain region, thereby forming an island-shaped semiconductor layer 17. A semiconductor element such as a TFT may be manufactured using the semiconductor layer 17.

【0085】本発明では、結晶化促進元素の除去工程前
において、結晶化促進元素を除去する被ゲッタリング領
域に接したソース領域及びドレイン領域となる領域に1
5族元素を添加するため、除去工程に要する時間を短縮
することができる。本実施形態ではソース領域及びドレ
イン領域となる領域をゲッタリング領域である15族添
加領域に用いたため、即ち素子形成部分にゲッタリング
領域である15族添加領域を形成したため、素子の集積
化が図れる。
According to the present invention, before the step of removing the crystallization-promoting element, the region which becomes the source region and the drain region which is in contact with the gettering region from which the crystallization-promoting element is removed,
Since the group V element is added, the time required for the removal step can be reduced. In the present embodiment, the regions that become the source region and the drain region are used as the group 15 additive region that is the gettering region, that is, the group 15 additive region that is the gettering region is formed in the element forming portion, so that the device can be integrated. .

【0086】[実施形態2] 図4を用いて、本実施形
態を説明する。本実施形態は、実施形態1の触媒導入方
法を変形したものである。また、半導体層形成以降のゲ
ート絶縁膜の形成方法を示す。後は、実施形態1と同様
である。
Embodiment 2 This embodiment will be described with reference to FIG. This embodiment is a modification of the catalyst introduction method of the first embodiment. In addition, a method for forming a gate insulating film after formation of a semiconductor layer is described. The rest is the same as in the first embodiment.

【0087】実施形態1に記した基板を用意し、基板2
0表面上に下地膜21を形成する。次に、半導体膜22
として、減圧熱CVD法により非晶質シリコン膜を形成
する。非晶質シリコン膜の膜厚は20〜100nm(好
ましくは40〜75nm)とする。ここでは成膜膜厚を
65nmとする。なお、減圧熱CVD法で形成した非晶
質シリコン膜と同等の膜質が得られるのであればプラズ
マCVD法を用いても良い。
The substrate described in Embodiment 1 was prepared, and
A base film 21 is formed on the zero surface. Next, the semiconductor film 22
To form an amorphous silicon film by low pressure thermal CVD. The thickness of the amorphous silicon film is 20 to 100 nm (preferably 40 to 75 nm). Here, the film thickness is 65 nm. Note that a plasma CVD method may be used as long as film quality equivalent to that of an amorphous silicon film formed by a low-pressure thermal CVD method can be obtained.

【0088】次に、非晶質シリコン膜でなる半導体膜2
2上にマスク絶縁膜23を形成する。マスク絶縁膜23
にはパターニングによって開口部23aを設けておく。
この開口部23aが結晶化促進元素の添加領域を規定す
る。マスク絶縁膜23としてはレジストや、酸化シリコ
ン膜を用いることができる。ここでは120nm厚の酸
化シリコン膜で形成する。
Next, the semiconductor film 2 made of an amorphous silicon film
A mask insulating film 23 is formed on 2. Mask insulating film 23
Is provided with an opening 23a by patterning.
The opening 23a defines a region to which the crystallization promoting element is added. As the mask insulating film 23, a resist or a silicon oxide film can be used. Here, a 120-nm-thick silicon oxide film is used.

【0089】次に重量換算で5〜10ppm のニッケルを
含むニッケル酢酸塩をエタノールに溶かした溶液をスピ
ンコート法により塗布し、乾燥させて、結晶化促進元素
を含有する膜24としてNi膜をマスク絶縁膜23上に
形成する。この状態で、ニッケルはマスク絶縁膜23に
設けられた開口部23aにおいて半導体膜22と接した
状態となる。(図4(A))
Next, a solution prepared by dissolving nickel acetate containing 5 to 10 ppm by weight of nickel in ethanol is applied by a spin coating method and dried, and a Ni film is masked as a film 24 containing a crystallization promoting element. It is formed on the insulating film 23. In this state, the nickel comes into contact with the semiconductor film 22 at the opening 23 a provided in the mask insulating film 23. (FIG. 4 (A))

【0090】次に、熱炉内で450℃、1時間程度の水
素出しの後、ニッケルを添加した領域22aから半導体
膜22にニッケルを移動させるため、加熱炉内で、不活
性雰囲気、水素雰囲気または酸素雰囲気において、温度
450〜650℃、加熱時間4〜24時間の加熱処理を
行う。加熱によって、矢印で模式的に示すようにニッケ
ルが半導体膜22内を移動しつつ、結晶化させる。ここ
では570℃、8時間の加熱処理を行い、ニッケルを含
有する結晶質半導体膜25を形成する。(図4(B))
Next, after dehydrating at 450 ° C. for about one hour in a heating furnace, nickel is transferred from the nickel-added region 22a to the semiconductor film 22 in an inert atmosphere and a hydrogen atmosphere in the heating furnace. Alternatively, heat treatment is performed in an oxygen atmosphere at a temperature of 450 to 650 ° C. for a heating time of 4 to 24 hours. By heating, nickel is crystallized while moving in the semiconductor film 22 as schematically shown by arrows. Here, heat treatment is performed at 570 ° C. for 8 hours to form a crystalline semiconductor film 25 containing nickel. (FIG. 4 (B))

【0091】この工程では、ニッケルを添加した領域2
2aで反応したニッケルシリサイドから優先的に進行
し、基板20の基板面に対してほぼ平行に成長した結晶
領域(横成長領域とよぶ)25bが形成される。横成長
領域25bは比較的揃った状態で個々の結晶粒が集合し
ているため、全体的な結晶性に優れるという利点があ
る。なお、領域25aは結晶化促進元素が導入された領
域であって、結晶化されるが結晶化促進元素が高濃度に
残存するため、素子には不適である。また非結晶化領域
25cは結晶化促進元素が移動しなかった領域であり、
結晶化が進行しなかった領域である。よって、横成長領
域25bだけが高性能の素子を形成するのに適してい
る。
In this step, the nickel-added region 2
A crystal region (referred to as a lateral growth region) 25b which proceeds preferentially from the nickel silicide reacted in 2a and grows substantially parallel to the substrate surface of the substrate 20 is formed. Since the individual crystal grains are aggregated in a relatively uniform state in the lateral growth region 25b, there is an advantage that the overall crystallinity is excellent. Note that the region 25a is a region into which the crystallization promoting element is introduced, and is unsuitable for an element because it is crystallized but the crystallization promoting element remains at a high concentration. The non-crystallized region 25c is a region where the crystallization promoting element has not moved,
This is a region where crystallization has not progressed. Therefore, only the lateral growth region 25b is suitable for forming a high-performance device.

【0092】TEM(透過型電子顕微鏡法)観察による
と、結晶質半導体膜において横成長領域25bの結晶粒
は棒状または偏平棒状であり、これらの結晶粒の方位が
殆ど揃っている。これら結晶粒の殆ど全てが概略{11
0}配向であり、<100>軸、<111>軸の方向は
各結晶粒同士で同じであり、<110>軸が結晶粒間で
2°ほど僅かに揺らいでいる。このように、横成長領域
26bでは結晶軸の方位が揃っているために、結晶粒界
での原子の結合がスムーズになり、未結合手がわずかに
なる。
According to TEM (transmission electron microscopy) observation, in the crystalline semiconductor film, the crystal grains in the lateral growth region 25b are rod-shaped or flat rod-shaped, and the orientations of these crystal grains are almost aligned. Almost all of these crystal grains are roughly $ 11
The crystal orientation is 0 °, and the directions of the <100> axis and the <111> axis are the same for each crystal grain, and the <110> axis slightly fluctuates by about 2 ° between the crystal grains. As described above, since the orientation of the crystal axis is uniform in the lateral growth region 26b, the bonding of atoms at the crystal grain boundaries becomes smooth, and the number of dangling bonds becomes small.

【0093】他方、従来の多結晶シリコンは結晶粒ごと
に、結晶軸の方向は不規則であるため、粒界において結
合できない原子が多数存在する。この点で、本実施形態
の横成長領域25bと従来の多結晶シリコン膜の結晶構
造は全く異なっている。横成長領域25bは結晶粒界に
おいて、殆どの原子の接合がとぎれることがなく、二つ
の結晶粒が極めて整合性よく接合しているため、結晶粒
界において結晶格子が連続的に連なり、結晶欠陥等に起
因するトラップ準位を非常に作りにくい構成となってい
る。
On the other hand, in the conventional polycrystalline silicon, since the direction of the crystal axis is irregular for each crystal grain, there are many atoms that cannot be bonded at the grain boundary. In this regard, the crystal structures of the lateral growth region 25b of the present embodiment and the conventional polycrystalline silicon film are completely different. In the lateral growth region 25b, most of the atoms are not broken at the crystal grain boundaries, and the two crystal grains are bonded with extremely high consistency. This makes it very difficult to create trap levels caused by such factors.

【0094】次に、実施形態1と同様に、酸化シリコン
膜でなるマスク絶縁膜27を形成する。横成長領域25
bがチャネル形成領域又はチャネル形成領域及び低濃度
不純物領域となる領域である被ゲッタリング領域26a
に含まれるようにする。そして、15族元素としてP
(リン)を添加し、15族元素添加領域26cを形成す
る。横成長領域25aに残存するニッケル濃度は、実施
形態1の場合の1/10程度、即ち1018〜1019atom
s/cm3 となるため、領域26cのリンの濃度は1×10
19〜1×1020atoms/cm3 とする。(図4(C))
Next, as in the first embodiment, a mask insulating film 27 made of a silicon oxide film is formed. Lateral growth area 25
b is a channel formation region or a gettering region 26a which is a region to be a channel formation region and a low concentration impurity region.
To be included. And P as a Group 15 element
(Phosphorus) is added to form a group 15 element addition region 26c. The nickel concentration remaining in the lateral growth region 25a is about 1/10 of that in the first embodiment, that is, 10 18 to 10 19 atom.
s / cm 3 , the concentration of phosphorus in the region 26c is 1 × 10
19 to 1 × 10 20 atoms / cm 3 . (FIG. 4 (C))

【0095】なお、15族元素は領域26c膜を通過し
て下地膜21、基板20にも添加されるため、下地膜2
1または基板22中の特定の領域のみに高濃度の15族
元素が含まれる。しかし、このような15族元素がTF
T特性に悪影響を与えることはない。
Since the Group 15 element is added to the underlying film 21 and the substrate 20 through the region 26c film, the underlying film 2
Only one or a specific region in the substrate 22 contains a high concentration of a Group 15 element. However, such a group 15 element is TF
There is no adverse effect on the T characteristics.

【0096】そして、添加領域26cを形成した後、5
00〜850℃で2〜24時間の加熱処理を行い、被ゲ
ッタリング領域26a中の結晶化促進元素を15族元素
添加領域26c へと移動させて、領域26cに吸い取ら
せる(移動方向は矢印で示す)。こうして結晶化促進元
素が5×1017atoms/cm3 以下、1×1014〜1×10
15atoms/cm3 に低減された横成長領域が得られる。(図
4(D))
After the formation of the additional region 26c,
A heat treatment is performed at 00 to 850 ° C. for 2 to 24 hours to move the crystallization promoting element in the gettering region 26 a to the group 15 element-added region 26 c and to absorb it in the region 26 c (the moving direction is indicated by an arrow. Shown). Thus, the crystallization promoting element is 5 × 10 17 atoms / cm 3 or less, 1 × 10 14 to 1 × 10
A lateral growth region reduced to 15 atoms / cm 3 is obtained. (FIG. 4 (D))

【0097】結晶化促進元素除去工程が終了したら、マ
スク絶縁膜27を除去した後、領域26を領域26cの
全部もしくは一部がソース領域及びドレイン領域となる
ように、領域26aがチャネル形成領域又はチャネル形
成領域と低濃度不純物領域となるように島状にパターニ
ングして、島状の半導体層28を形成する。
After the crystallization accelerating element removing step is completed, after removing the mask insulating film 27, the region 26a is changed to a channel forming region or a channel forming region so that all or a part of the region 26c becomes a source region and a drain region. The island-shaped semiconductor layer 28 is formed by patterning into an island shape so as to be a channel formation region and a low concentration impurity region.

【0098】次に、プラズマCVD法または減圧熱CV
D法により、半導体層28を覆って窒化酸化シリコンで
なる絶縁膜30を形成する。この絶縁膜30はゲート絶
縁膜を構成するものであり、その膜厚は50〜150n
mとする。
Next, the plasma CVD method or the reduced pressure CV
By a method D, an insulating film 30 made of silicon nitride oxide is formed to cover the semiconductor layer 28. The insulating film 30 constitutes a gate insulating film and has a thickness of 50 to 150 n.
m.

【0099】次に、絶縁膜30上に、ゲート電極31を
形成する。例えば、Pが添加されたシリコン、Al、T
a、W、Mo、Ti、Cr等の高融点金属やこれらの合
金(例えば、高融点金属同士の合金、高融点金属と窒素
との合金など)を用いることができる。
Next, a gate electrode 31 is formed on the insulating film 30. For example, P-added silicon, Al, T
High melting point metals such as a, W, Mo, Ti, and Cr and alloys thereof (for example, alloys of high melting point metals and alloys of high melting point metal and nitrogen) can be used.

【0100】以上の工程で得られた半導体層28、絶縁
膜30、及びゲート電極31を用いて、TFTを作製す
ることができる。
A TFT can be manufactured using the semiconductor layer 28, the insulating film 30, and the gate electrode 31 obtained in the above steps.

【0101】[実施形態3] 図5を用いて、本実施形
態を説明する。本実施形態は、島状半導体層の形成後
(パターニング後)に、結晶化促進元素を除去したもの
である。その他は、実施形態1又は実施形態2と同様で
ある。まず、実施形態1又は実施形態2で説明した工程
に従って、半導体膜の結晶化まで行い、得られた結晶質
半導体膜をパターニングして島状半導体層35を形成す
る。(図5(A))
[Embodiment 3] This embodiment will be described with reference to FIG. In this embodiment, the crystallization promoting element is removed after the island-shaped semiconductor layer is formed (after patterning). Others are the same as the first or second embodiment. First, according to the steps described in the first or second embodiment, crystallization of the semiconductor film is performed, and the obtained crystalline semiconductor film is patterned to form the island-shaped semiconductor layer 35. (FIG. 5 (A))

【0102】次に、実施形態1、2と同様に、酸化シリ
コン膜でなるマスク絶縁膜37を形成する。そして、1
5族元素としてP(リン)をソース領域及びドレイン領
域に添加し、15族元素添加領域36cを形成する。
(図5(B)
Next, as in Embodiments 1 and 2, a mask insulating film 37 made of a silicon oxide film is formed. And 1
P (phosphorus) as a Group V element is added to the source region and the drain region to form a Group 15 element added region 36c.
(FIG. 5 (B)

【0103】そして、添加領域36cを形成した後、5
00〜850℃で2〜24時間の加熱処理を行い、被ゲ
ッタリング領域36d中の結晶化促進元素を15族元素
添加領域36cへと移動させて吸い取らせる(移動方向
は矢印で示す)。こうして触媒が5×1017atoms/cm3
以下、1×1014〜1×1015atoms/cm3 に低減された
領域が得られる。(図5(C))
After forming the additional region 36c,
A heat treatment is performed at 00 to 850 ° C. for 2 to 24 hours to move the crystallization promoting element in the gettering region 36 d to the group 15 element added region 36 c and suck it (the moving direction is indicated by an arrow). Thus, the catalyst was 5 × 10 17 atoms / cm 3
Hereinafter, a region reduced to 1 × 10 14 to 1 × 10 15 atoms / cm 3 is obtained. (FIG. 5 (C))

【0104】以上の工程で得られた半導体層のソース領
域、ドレイン領域は、ニッケル元素濃度が高いので、実
施形態1、2に比べてソース領域及びドレイン領域を低
抵抗化できる。
Since the source region and the drain region of the semiconductor layer obtained in the above steps have a high nickel element concentration, the resistance of the source region and the drain region can be reduced as compared with the first and second embodiments.

【0105】[実施形態4] 図6を用いて、本実施形
態を説明する。本実施形態は、被ゲッタリング領域をチ
ャネル形成領域及び低濃度不純物領域として、低濃度不
純物領域を形成したものである。本実施形態を実施形態
1乃至3に適用することも可能である。まず、実施形態
1乃至3で説明した工程に従って、被ゲッタリング領域
46d中の結晶化促進元素が除去された島状半導体層4
8の形成まで行い、その上にゲート絶縁膜50を形成す
る。(図6(A))
Embodiment 4 This embodiment will be described with reference to FIG. In this embodiment, a low-concentration impurity region is formed by using a gettering region as a channel formation region and a low-concentration impurity region. This embodiment can be applied to the first to third embodiments. First, according to the steps described in the first to third embodiments, the island-shaped semiconductor layer 4 from which the crystallization promoting element in the gettered region 46d has been removed is provided.
8, and a gate insulating film 50 is formed thereon. (FIG. 6 (A))

【0106】次に、ゲート電極51を形成する。例え
ば、Pが添加されたシリコン、Al、Ta、W、Mo、
Ti、Cr等の高融点金属やこれらの合金(例えば、高
融点金属同士の合金、高融点金属と窒素との合金など)
を用いて形成する。ゲート電極51は、被ゲッタリング
領域46dの一部(チャネル形成領域と低濃度不純物領
域となる領域のうちチャネル形成領域となる領域)上に
形成する。(図6(B))
Next, a gate electrode 51 is formed. For example, P-added silicon, Al, Ta, W, Mo,
Refractory metals such as Ti and Cr and their alloys (eg, alloys of refractory metals, alloys of refractory metals and nitrogen, etc.)
It is formed using. The gate electrode 51 is formed over a part of the gettering region 46d (a region that becomes a channel formation region among regions that become a channel formation region and a low-concentration impurity region). (FIG. 6 (B))

【0107】次に、ゲート電極をマスクとして不純物を
添加して低濃度不純物領域52を形成する。不純物の添
加は、高加速度、低ドーズ量でドーピングを行い、ゲー
ト絶縁膜を通過してリンが半導体層に添加されるように
した。条件は加速電圧80kV、設定ドーズ量6×10
13atoms/cm3とし、添加量は1×1016〜1×1019ato
ms/cm3 とする。
Next, an impurity is added using the gate electrode as a mask to form a low concentration impurity region 52. As for the addition of the impurity, doping was performed at a high acceleration and a low dose, and phosphorus was added to the semiconductor layer through the gate insulating film. The conditions are as follows: acceleration voltage 80 kV, set dose 6 × 10
13 atoms / cm 3 and the addition amount is 1 × 10 16 to 1 × 10 19 ato
ms / cm 3 .

【0108】以上の工程によって、新たなマスクを用い
ることなく低濃度不純物領域を形成できる。
Through the above steps, a low-concentration impurity region can be formed without using a new mask.

【0109】本実施形態を用いて更に、低濃度不純物領
域形成後、ゲート電極として既に形成されている第1の
導電膜上に第2の導電膜をゲート電極の一部として形成
し、低濃度不純物領域とその第2の導電膜が重なりを有
するように第2の導電膜をパターニングすることによっ
て、ゲート電極と低濃度不純物領域が重なる領域を有す
るゲート・オーバーラップド・LDD(GOLD)構造
を得ることも可能である。GOLD構造は、ホットエレ
クトロン注入による半導体装置の劣化を防止することが
できる。また、ゲート電極が2層でなく、3層以上の多
層構造としてもよい。
After the low-concentration impurity region is further formed by using this embodiment, a second conductive film is formed as a part of the gate electrode on the first conductive film already formed as the gate electrode. By patterning the second conductive film so that the impurity region and the second conductive film overlap, a gate overlapped LDD (GOLD) structure having a region where the gate electrode and the low concentration impurity region overlap is formed. It is also possible to get. The GOLD structure can prevent deterioration of a semiconductor device due to hot electron injection. The gate electrode may have a multilayer structure of three or more layers instead of two layers.

【0110】[0110]

【実施例】 図7〜図16を用いて、本発明の実施例を
説明する。なお、実施例に実施形態1〜4を適用しても
よい。
Embodiment An embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. Embodiments 1 to 4 may be applied to the embodiment.

【0111】[ 実施例1] 本実施例は本発明をTFT
に適用した例であり、Nチャネル型TFTとPチャネル
型TFTを同一基板上に形成し、CMOS回路を作製し
た例を示す。説明には図7〜図9を用いる。
[Embodiment 1] In this embodiment, the present invention is applied to a TFT.
In this example, an N-channel TFT and a P-channel TFT are formed over the same substrate to form a CMOS circuit. 7 to 9 are used for the description.

【0112】図7はCMOS回路の概略の上面図を示
す。図7において、111はゲート配線、108はNチ
ャネル型TFTの半導体層、109はPチャネル型TF
Tの半導体層である。161、162は半導体層10
8、109とソース配線のコンタクト部であり、16
3、164は半導体層108、109とドレイン配線と
のコンタクト部である。165はゲート配線111と取
出し配線とのコンタクト部(ゲートコンタクト部)であ
る。
FIG. 7 shows a schematic top view of a CMOS circuit. In FIG. 7, 111 denotes a gate wiring, 108 denotes a semiconductor layer of an N-channel TFT, and 109 denotes a P-channel TF.
T is a semiconductor layer. 161 and 162 are the semiconductor layers 10
8, 109 and contact portions of the source wiring, 16
Reference numerals 3 and 164 denote contact portions between the semiconductor layers 108 and 109 and the drain wiring. Reference numeral 165 denotes a contact portion (gate contact portion) between the gate wiring 111 and the extraction wiring.

【0113】図8、図9を用いて、TFTの作製工程を
説明する。なお図8、図9において左側にNチャネル型
TFTの断面図を示し、右側にPチャネル型TFTの断
面図を示す。各TFTの断面図は図7の鎖線A−A' 、
鎖線B−B' で切断した断面図に対応する。
A manufacturing process of the TFT will be described with reference to FIGS. 8 and 9, the left side shows a cross-sectional view of an N-channel TFT, and the right side shows a cross-sectional view of a P-channel TFT. The cross-sectional view of each TFT is shown by a chain line AA ′ in FIG.
This corresponds to a cross-sectional view taken along a chain line BB ′.

【0114】まず、コーニング社製1737ガラス基板
を基板100として用いる。ガラス基板100上に下地
膜として300nm厚の酸化シリコン膜101を形成す
る。
First, a 1737 glass substrate manufactured by Corning Incorporated is used as the substrate 100. A 300-nm-thick silicon oxide film 101 is formed over a glass substrate 100 as a base film.

【0115】こうして絶縁表面を有する基板が準備でき
たら、減圧熱CVD法により、ジシランを原料ガスに半
導体膜として非晶質シリコン膜102を成膜する。非晶
質シリコン膜102の膜厚は55nmとする。次に、非
晶質シリコン膜102上に120nm厚の酸化シリコン
膜でなるマスク絶縁膜103を形成する。マスク絶縁膜
103にはパターニングによって開口部103a、10
3bが設けられている。
When the substrate having the insulating surface is thus prepared, an amorphous silicon film 102 is formed by a low pressure thermal CVD method using disilane as a source gas as a semiconductor film. The thickness of the amorphous silicon film 102 is 55 nm. Next, a mask insulating film 103 made of a 120-nm-thick silicon oxide film is formed over the amorphous silicon film 102. Openings 103a, 10a are formed in the mask insulating film 103 by patterning.
3b is provided.

【0116】次に、重量換算で10ppm のニッケルを含
むニッケル酢酸塩をエタノールに溶かした溶液をスピン
コターにより塗布し、乾燥してNi膜104を形成す
る。Ni膜104はマスク絶縁膜103に設けられた開
口部103a、103bにおいて非晶質シリコン膜10
2と接している。なお、非晶質シリコン膜102は浸潤
性が乏しいので、マスク絶縁膜103を形成する前にU
V照射などにより数nm程度の酸化膜を形成しておく
と、Ni膜104が開口部103a、103bで接した
状態で形成することが容易になる。(図8(A))
Next, a solution obtained by dissolving nickel acetate containing 10 ppm by weight of nickel in ethanol is applied by a spin coater and dried to form a Ni film 104. The Ni film 104 is formed in the openings 103 a and 103 b provided in the mask insulating film 103.
Contact 2 Note that since the amorphous silicon film 102 has poor infiltration property, U
If an oxide film of about several nm is formed by V irradiation or the like, it becomes easy to form the Ni film 104 in a state where the Ni film 104 is in contact with the openings 103a and 103b. (FIG. 8A)

【0117】こうして図8(A)の状態が得られたら、
加熱炉内で450℃、1時間程度、加熱処理して、非晶
質シリコン膜102から水素出しした後、加熱炉内で、
窒素雰囲気、570℃、14時間の加熱処理を行う。N
i膜104から非晶質シリコン膜102内へNiが移動
して、結晶化が進行して、横成長領域106a、106
bを有する結晶質シリコン膜106が形成される。(図
8(B))
When the state shown in FIG. 8A is obtained,
After performing heat treatment at 450 ° C. for about 1 hour in a heating furnace to release hydrogen from the amorphous silicon film 102,
Heat treatment is performed at 570 ° C. for 14 hours in a nitrogen atmosphere. N
Ni moves from the i-film 104 into the amorphous silicon film 102, crystallization proceeds, and the lateral growth regions 106a, 106
The crystalline silicon film 106 having b is formed. (FIG. 8 (B))

【0118】結晶化工程が終了したら、600℃、1〜
4時間、結晶質シリコン膜106を熱処理して、非晶質
部分を結晶化させ、結晶性を向上させることは好まし
い。更に、KrFエキシマレーザー光を結晶質シリコン
膜106に照射して、膜内に局在しているNiを移動し
やすい状態にすることは好ましい。エキシマレーザーは
光学系によって、0.5 mm幅、12cm長の線状レーザ
ー光に加工して、線状レーザー光に対して基板を相対的
に1方向に走査させることにより、基板全面にレーザー
光を照射する。あるいは、レーザー光を1辺が5〜10
cm程度の矩形上に加工して照射することもできる。
When the crystallization step is completed,
It is preferable to heat-treat the crystalline silicon film 106 for 4 hours to crystallize an amorphous portion and improve crystallinity. Further, it is preferable to irradiate the crystalline silicon film 106 with KrF excimer laser light so that Ni localized in the film is easily moved. The excimer laser is processed by an optical system into a linear laser beam having a width of 0.5 mm and a length of 12 cm, and the substrate is scanned in one direction relative to the linear laser beam so that the entire surface of the substrate is irradiated with the laser beam. I do. Alternatively, a laser beam is applied on a side of 5 to 10
Irradiation can also be carried out by processing on a rectangle of about cm.

【0119】次に、半導体膜のチャネル形成領域又はチ
ャネル形成領域と低濃度不純物領域となる領域を含む被
ゲッタリング領域上にマスク絶縁膜118を形成し、半
導体膜に15族元素を添加して、Nチャネル型TFTの
ソース領域及びドレイン領域となる領域を形成する。ド
ーピングガスには水素で5%に希釈したホスフィンを用
いて、P(リン)を添加する。低加速度、高ドーズ量で
ドーピングを行い、ドーピング条件はP濃度が半導体膜
106に残存するNi濃度の10倍とし、加速電圧80
kV、設定ドーズ量6×1013atoms/ cm3で添加し、添
加量は1×10 19〜1×1022atoms/cm3 とする。(図
8(C))
Next, a channel forming region or a channel of the semiconductor film is formed.
A region including a channel forming region and a region serving as a low-concentration impurity region.
A mask insulating film 118 is formed on the gettering region,
By adding a Group 15 element to the conductor film, an N-channel TFT
A region to be a source region and a drain region is formed. Do
Phosphine diluted to 5% with hydrogen
And add P (phosphorus). With low acceleration and high dose
Doping, doping condition is P concentration semiconductor film
106 times the Ni concentration remaining at 106 and an accelerating voltage of 80
kV, set dose 6 × 1013atoms / cmThreeAnd add
Addition is 1 × 10 19~ 1 × 10twenty twoatoms / cmThreeAnd (Figure
8 (C))

【0120】半導体膜106にN+ 型領域107が形成
される。ここで半導体膜106のN + 型領域107の一
部はソース及びドレイン領域となり、領域123がチャ
ネル形成領域及び低濃度不純物領域となる。
The semiconductor film 106 has N+Mold region 107 is formed
Is done. Here, N of the semiconductor film 106 +One of the mold regions 107
The portion becomes the source and drain regions, and the region 123 is the channel.
This becomes a tunnel formation region and a low concentration impurity region.

【0121】この状態で加熱処理することで、N+ 型領
域107にリンが添加されなかった領域123、133
のニッケルを吸い取らせることができる。非晶質シリコ
ン膜の結晶化のために意図的に添加したNiが、図8に
おいて矢印で模式的に示すように、チャネル形成領域又
はチャネル形成領域と低濃度不純物領域を含む領域12
3、133からそれぞれのソース領域及びドレイン領域
となる領域へ移動する。その結果、チャネル形成領域及
び低濃度不純物領域となる領域内のNiが減少し、他
方、ゲッタリングシンクに用いたソース領域及びドレイ
ン領域となる領域中のNi濃度はチャネル形成領域12
3、133よりも高くなる。
By performing a heat treatment in this state, regions 123 and 133 where phosphorus is not added to N + type region 107 are formed.
Nickel can be absorbed. Ni, which is intentionally added for the crystallization of the amorphous silicon film, has a channel forming region or a region 12 including a channel forming region and a low concentration impurity region, as schematically shown by arrows in FIG.
3 and 133 to the respective regions that become the source and drain regions. As a result, the amount of Ni in the channel formation region and the region serving as the low-concentration impurity region decreases, while the concentration of Ni in the source region and the drain region used for the gettering sink is reduced.
3, 133.

【0122】次に、結晶質シリコン膜106を島状にパ
ターニングして、半導体層108、109を形成する。
なお、上記のエキシマレーザの照射は半導体層108、
109の形成後でもよい。(図8(D))
Next, semiconductor layers 108 and 109 are formed by patterning the crystalline silicon film 106 into an island shape.
Note that the above excimer laser irradiation is performed for the semiconductor layer 108,
109 may be formed. (FIG. 8 (D))

【0123】次に、プラズマCVD法により、SiH4
とN2 Oを原料ガスにして、窒化酸化シリコン膜110
を120nmの厚さに成膜する。次に、窒化酸化シリコ
ン膜110上に厚さ40nmのタンタル膜(Ta膜)を
スパッタ装置において成膜しパターニングしてゲート電
極111を形成する。ゲート電極はリンが添加されてな
い領域の一部分(Nチャネル型TFTのチャネル形成領
域と低濃度不純物領域となる領域のうちチャネル形成領
域となる領域)上に配置する。なお、上記のエキシマレ
ーザー光の照射はTa膜の成膜前に実施してもよい。本
実施例では、少なくともチャネル形成領域となる領域に
レーザ光が照射されればよい。(図8(E))
Next, SiH 4 was formed by plasma CVD.
And N 2 O as source gas, silicon nitride oxide film 110
Is formed to a thickness of 120 nm. Next, a 40-nm-thick tantalum film (Ta film) is formed over the silicon nitride oxide film 110 by a sputtering device and patterned to form a gate electrode 111. The gate electrode is provided over part of a region to which phosphorus is not added (a region to be a channel formation region of a region to be a channel formation region and a low-concentration impurity region of an N-channel TFT). The irradiation with the excimer laser light may be performed before the Ta film is formed. In this embodiment, at least a region to be a channel formation region may be irradiated with laser light. (FIG. 8 (E))

【0124】そしてゲート電極111をマスクとして不
純物を添加して低濃度不純物領域124,125を形成
する。不純物の添加は、高加速度、低ドーズ量でドーピ
ングを行い、ゲート絶縁膜を通過してリンが半導体層に
添加されるようにした。条件は加速電圧80kV、設定
ドーズ量6×1013atoms/ cm3とし、添加量は1×10
16〜1×1019atoms/cm3 とする。(図9(A))
Using the gate electrode 111 as a mask, impurities are added to form low-concentration impurity regions 124 and 125. As for the addition of the impurity, doping was performed at a high acceleration and a low dose, and phosphorus was added to the semiconductor layer through the gate insulating film. The conditions were an acceleration voltage of 80 kV, a set dose of 6 × 10 13 atoms / cm 3 , and an addition amount of 1 × 10
16 to 1 × 10 19 atoms / cm 3 . (FIG. 9A)

【0125】次に、Pチャネル型TFTの半導体層10
9に13族元素であるB(ボロン)を添加する。Nチャ
ネル型TFTをレジストマスク140で覆った後、半導
体層109にBを添加する。ドーピングガスには水素で
5%に希釈されたジボランを用い、P+ 型のソース領域
及びドレイン領域となる領域141、142を形成す
る。(図9(B))
Next, the semiconductor layer 10 of the P-channel type TFT is formed.
9 is added with B (boron) which is a group 13 element. After the N-channel TFT is covered with the resist mask 140, B is added to the semiconductor layer 109. Diborane diluted to 5% with hydrogen is used as a doping gas to form regions 141 and 142 to be P + -type source and drain regions. (FIG. 9 (B))

【0126】ソース領域及びドレイン領域となる領域を
形成した後、レジストマスク140を除去し、電気炉内
で350℃〜550℃、ここでは450℃、2時間の加
熱処理をする。この加熱処理で、ソース領域及びドレイ
ン領域121,122,141,142、及び低濃度不
純物領域124,125に添加されたリン、ボロンが活
性化される。
After the regions to be the source region and the drain region are formed, the resist mask 140 is removed, and heat treatment is performed at 350 ° C. to 550 ° C., here 450 ° C., for 2 hours in an electric furnace. By this heat treatment, phosphorus and boron added to the source and drain regions 121, 122, 141, and 142 and the low-concentration impurity regions 124 and 125 are activated.

【0127】次に、酸化シリコン膜でなる層間絶縁膜1
50を形成する。層間絶縁膜150にコンタクトホール
を形成した後、電極材料としてチタン/アルミ/チタン
からなる積層膜を形成し、パターニングして、配線15
1〜153を形成する。ここでは、配線153によって
Nチャネル型TFTとPチャネル型TFTとを接続して
CMOS回路を形成する。更に、図示しないゲート電極
111に接続されたゲート配線の取出し配線も形成す
る。最後に水素雰囲気中において350℃、2時間程度
の水素化処理を行い、TFT全体の水素終端処理を行
う。(図9(C))
Next, an interlayer insulating film 1 made of a silicon oxide film
Form 50. After forming a contact hole in the interlayer insulating film 150, a laminated film made of titanium / aluminum / titanium is formed as an electrode material, and patterned to form a wiring 15.
1 to 153 are formed. Here, an N-channel TFT and a P-channel TFT are connected by a wiring 153 to form a CMOS circuit. Further, an extraction wiring for a gate wiring connected to the gate electrode 111 (not shown) is also formed. Finally, a hydrogenation process is performed at 350 ° C. for about 2 hours in a hydrogen atmosphere to perform a hydrogen termination process on the entire TFT. (FIG. 9 (C))

【0128】[実施例2] 本実施例を図10を用いて
説明する。本実施例は実施例1を変形してGOLD構造
を形成した例である。本実施例のGOLD構造を実施例
1に適用してもよい。
[Embodiment 2] This embodiment will be described with reference to FIG. This embodiment is an example in which the GOLD structure is formed by modifying the first embodiment. The GOLD structure of this embodiment may be applied to the first embodiment.

【0129】結晶化促進元素が低減された島状半導体領
域を形成するまでは、実施例1と同様に行う。次にゲー
ト絶縁膜として、20nm厚の窒化シリコン膜/100
nm厚の窒化酸化シリコン膜210を形成する。
The process is performed in the same manner as in Example 1 until an island-shaped semiconductor region in which the crystallization promoting element is reduced is formed. Next, as a gate insulating film, a 20-nm-thick silicon nitride film / 100
A silicon nitride oxide film 210 having a thickness of nm is formed.

【0130】次に、ゲート電極の形成及び低濃度不純物
領域の形成を行う。窒化酸化シリコン膜210表面上に
第1の導電膜215と第2の導電層216を形成する。
第1の導電膜215はTi,Ta,W,Moから選ばれ
た材料もしくはそれらの合金からなる材料で形成すれば
よい。また、電気抵抗や耐熱性を考慮して前記材料を主
成分とする導電材料を用いてもよい。第1の導電膜の厚
さは10〜100nm、好ましくは20〜50nmとす
る必要がある。ここでは、50nmの厚さでTi膜をス
パッタ法で形成した。
Next, a gate electrode and a low concentration impurity region are formed. A first conductive film 215 and a second conductive layer 216 are formed over the surface of the silicon nitride oxide film 210.
The first conductive film 215 may be formed of a material selected from Ti, Ta, W, and Mo, or a material made of an alloy thereof. In addition, a conductive material containing the above material as a main component may be used in consideration of electric resistance and heat resistance. The thickness of the first conductive film needs to be 10 to 100 nm, preferably 20 to 50 nm. Here, a Ti film having a thickness of 50 nm was formed by a sputtering method.

【0131】第2の導電層216は、Al、Cuから選
ばれた材料を用いることが好ましい。これはゲート電極
の電気抵抗を下げるために設けられるものであり、50
〜400nm、好ましくは100〜200nmの厚さに
形成する。Alを用いる場合には、純Alを用いても良
いし、Ti、Si、Scから選ばれた元素が0.1〜5
atom%添加されたAl合金を用いても良い。また銅を用
いる場合には、図示しないが、ゲート絶縁膜210の表
面に窒化シリコン膜を30〜100nmの厚さで設けて
おくと好ましい。
For the second conductive layer 216, it is preferable to use a material selected from Al and Cu. This is provided to reduce the electric resistance of the gate electrode.
400400 nm, preferably 100-200 nm. When Al is used, pure Al may be used, or an element selected from Ti, Si, and Sc may be 0.1 to 5%.
An Al alloy with atom% added may be used. In the case of using copper, although not shown, it is preferable to provide a silicon nitride film with a thickness of 30 to 100 nm on the surface of the gate insulating film 210.

【0132】ここでは、Scが0.5atom%添加された
Al膜をスパッタ法で200nmの厚さに形成した。
(図10(A)) そして、Pチャネル型TFTが形成される領域にレジス
トマスク314を形成して、N型を付与する第1の不純
物元素を添加する工程を行った。結晶質半導体材料に対
してN型を付与する不純物元素としては、リン(P)、
砒素(As)、アンチモン(Sb)などが知られている
が、ここでは、リンを用い、フォスフィン(PH3 )を
用いたイオンドープ法で行った。この工程では、ゲート
絶縁膜210と第1の導電膜215を通してその下の半
導体層にリンを添加するために、加速電圧は80keV
と高めに設定した。半導体層に添加されるリンの濃度
は、1×1016〜1×1019atoms/cm3 の範囲にするの
が好ましく、ここでは1×1018atoms/cm3 とした。そ
して、半導体層に低濃度にリンが添加された領域31
5、316が形成された。( 図10(B))
Here, an Al film containing 0.5 atom% of Sc was formed to a thickness of 200 nm by sputtering.
(FIG. 10A) Then, a step of forming a resist mask 314 in a region where a P-channel TFT is to be formed and adding a first impurity element imparting N-type was performed. The impurity element that imparts N-type to the crystalline semiconductor material includes phosphorus (P),
Although arsenic (As), antimony (Sb), and the like are known, here, phosphorus was used and ion doping was performed using phosphine (PH 3 ). In this step, the accelerating voltage is 80 keV in order to add phosphorus to the underlying semiconductor layer through the gate insulating film 210 and the first conductive film 215.
And set it higher. The concentration of phosphorus added to the semiconductor layer is preferably in the range of 1 × 10 16 to 1 × 10 19 atoms / cm 3 , and here is set to 1 × 10 18 atoms / cm 3 . Then, a region 31 in which phosphorus is added to the semiconductor layer at a low concentration.
5, 316 were formed. (Fig. 10 (B))

【0133】そして、レジストマスク314を除去した
後、第1の導電膜215と第2の導電層216に密接さ
せて図示しない第3の導電膜を形成した。第3の導電膜
はTi、Ta、W、Moから選ばれた材料で形成すれば
良いが、電気抵抗や耐熱性を考慮して前記材料を主成分
とする化合物を用いても良い。例えば、また、第3の導
電膜の厚さは10〜100nm、好ましくは20〜50
nmとする必要がある。ここでは、50nmの厚さでT
a膜をスパッタ法で形成した。その後、第1の導電膜と
第3の導電膜を同時にパターニングして、チャネル長方
向の長さが同じ第1の導電層217と第3の導電層21
8を形成した。(図10(C)) 次に、Pチャネル型TFTの半導体層209に13族元
素であるB(ボロン)を添加する。Nチャネル型TFT
をレジストマスク240で覆った後、半導体層209に
Bを添加する。ドーピングガスには水素で5%に希釈さ
れたジボランを用い、P+ 型のソース領域及びドレイン
領域241、242を形成する。(図10(D))
After the resist mask 314 was removed, a third conductive film (not shown) was formed in close contact with the first conductive film 215 and the second conductive layer 216. The third conductive film may be formed of a material selected from Ti, Ta, W, and Mo, but may be a compound containing the above material as a main component in consideration of electric resistance and heat resistance. For example, the thickness of the third conductive film is 10 to 100 nm, preferably 20 to 50 nm.
nm. Here, a thickness of 50 nm and T
The film a was formed by a sputtering method. Then, the first conductive film and the third conductive film are simultaneously patterned to form the first conductive layer 217 and the third conductive layer 21 having the same length in the channel length direction.
8 was formed. (FIG. 10C) Next, B (boron), which is a Group 13 element, is added to the semiconductor layer 209 of the P-channel TFT. N-channel type TFT
Is covered with a resist mask 240, and B is added to the semiconductor layer 209. P + type source and drain regions 241 and 242 are formed by using diborane diluted to 5% with hydrogen as a doping gas. (FIG. 10 (D))

【0134】ソース領域及びドレイン領域を形成した
後、レジストマスク240を除去して、電気炉内で45
0℃、2時間の加熱処理をする。この加熱処理でゲッタ
リングと同時に、ソース領域及びドレイン領域211、
212、241,242、及び低濃度不純物領域31
5,316に添加されるたリン、ボロンが活性化され
る。
After forming the source region and the drain region, the resist mask 240 is removed, and the resist mask 240 is removed in an electric furnace.
Heat treatment at 0 ° C. for 2 hours. The source region and the drain region 211,
212, 241, 242 and low concentration impurity region 31
The phosphorus and boron added to 5,316 are activated.

【0135】次に、酸化シリコン膜でなる層間絶縁膜2
56を形成する。層間絶縁膜256にコンタクトホール
を形成した後、電極材料としてチタン/アルミ/チタン
からなる積層膜を形成し、パターニングして、配線25
1〜253を形成する。ここでは、配線253によって
Nチャネル型TFTとPチャネル型TFTとを接続して
CMOS回路を形成する。更に、図示しないゲート配線
111の取出し配線も形成する。最後に水素雰囲気中に
おいて350℃、2時間程度の水素化処理を行い、TF
T全体の水素終端処理を行う。(図10(E))
Next, an interlayer insulating film 2 made of a silicon oxide film
56 is formed. After forming a contact hole in the interlayer insulating film 256, a laminated film made of titanium / aluminum / titanium is formed as an electrode material, and patterned to form a wiring 25.
1 to 253 are formed. Here, an N-channel TFT and a P-channel TFT are connected by a wiring 253 to form a CMOS circuit. Further, a lead wire for the gate wire 111 (not shown) is also formed. Finally, a hydrogenation treatment is performed at 350 ° C. for about 2 hours in a hydrogen atmosphere to obtain TF
A hydrogen termination process is performed on the entire T. (FIG. 10E)

【0136】[ 実施例3] 本実施例を図11を用いて
説明する。本実施例は、活性化工程後にゲート電極を形
成したものであって、ゲート電極の耐熱性が劣ることに
よる信頼性の低下を実施例1や実施例2より更に防止す
ることができる。本実施例を実施例1又は実施例2に適
用してもよい。
[Embodiment 3] This embodiment will be described with reference to FIG. In the present embodiment, the gate electrode is formed after the activation step, and a decrease in reliability due to poor heat resistance of the gate electrode can be further prevented than in the first and second embodiments. This embodiment may be applied to the first embodiment or the second embodiment.

【0137】15属元素の添加までは実施例1と同様に
行う。この状態で加熱処理することで、N+ 型領域31
1、312、313にリンが添加されなかった領域32
3、333のニッケルを吸い取らせることができるが、
本実施例では、Pチャネル型TFTとなる領域に13族
元素であるB(ボロン)を添加した後、結晶化促進元素
の除去工程を行う。
The procedure is the same as in Example 1 up to the addition of the Group 15 element. By performing heat treatment in this state, the N + type region 31 is formed.
Region 32 where phosphorus was not added to 1, 312 and 313
3,333 nickel can be absorbed,
In this embodiment, after adding B (boron), which is a Group 13 element, to a region to be a P-channel TFT, a step of removing a crystallization promoting element is performed.

【0138】そこで、Nチャネル型TFTをレジストマ
スク340で覆った後、Pチャネル型TFTとなる半導
体膜にBを添加する。ドーピングガスには水素で5%に
希釈されたジボランを用い、P+ 型のソース領域及びド
レイン領域341、342、チャネル形成領域となる領
域343を形成する。(図11(B))
Therefore, after the N-channel TFT is covered with the resist mask 340, B is added to the semiconductor film to be the P-channel TFT. Diborane diluted to 5% with hydrogen is used as a doping gas to form P + -type source and drain regions 341 and 342 and a region 343 to be a channel formation region. (FIG. 11B)

【0139】Pチャネル型のソース領域及びドレイン領
域341,342に結晶化促進元素を吸い取らせるに
は、ボロンイオンの濃度が、当該領域に添加されるリン
イオン濃度の1.3〜2倍程度にする。
In order to cause the P-channel source and drain regions 341 and 342 to absorb the crystallization promoting element, the concentration of boron ions should be about 1.3 to 2 times the concentration of phosphorus ions added to the regions. .

【0140】ソース領域及びドレイン領域に不純物添加
後、電気炉内で500℃、2時間の加熱処理をする。こ
の加熱処理により、非晶質シリコン膜の結晶化のために
意図的に添加したNiが、図11(C)において矢印で
模式的に示すように、被ゲッタリング領域323、34
3からそれぞれのソース領域及びドレイン領域321、
322、341、342へ移動する。その結果、被ゲッ
タリング領域323、343内のNiが減少し、他方、
ゲッタリングシンクに用いたソース領域及びドレイン領
域321、322、341、342中のNi濃度は被ゲ
ッタリング領域323、343よりも高くなる。(図1
1(C))
After adding impurities to the source region and the drain region, heat treatment is performed at 500 ° C. for 2 hours in an electric furnace. As a result of this heat treatment, Ni intentionally added for crystallization of the amorphous silicon film is removed, as schematically shown by arrows in FIG.
3 to the respective source and drain regions 321,
Move to 322, 341 and 342. As a result, Ni in the gettering regions 323 and 343 decreases, while
The Ni concentration in the source and drain regions 321, 322, 341, and 342 used for the gettering sink is higher than in the gettering regions 323 and 343. (Figure 1
1 (C))

【0141】更に、この加熱処理でゲッタリングと同時
に、ソース領域及びドレイン領域321、322、34
1、342、に添加されたリン、ボロンが活性化され
る。次に、プラズマCVD法により、SiH4 とN2
を原料ガスにして、窒化酸化シリコン膜310を120
nmの厚さに成膜する。次に、窒化酸化シリコン膜31
0上のPチャネル型TFTをレジストマスク又はマスク
絶縁膜350で覆い、Nチャネル型TFTのチャネル形
成領域上レジストマスク又はマスク絶縁膜351を形成
した後、15族元素としてリンを添加する。半導体層に
添加されるリンの濃度は、1×1016〜1×1019atom
s/cm3 の範囲にするのが好ましく、ここでは1×1018
atoms/cm3 とした。こうして、Nチャネル型TFTの低
濃度不純物領域355,356を形成する。(図11
(D))
Further, simultaneously with gettering by this heat treatment, the source and drain regions 321, 322, and 34 are obtained.
The phosphorus and boron added to 1,342 are activated. Next, SiH 4 and N 2 O are formed by plasma CVD.
Is used as a source gas, and the silicon nitride oxide film 310 is
A film is formed to a thickness of nm. Next, the silicon nitride oxide film 31
After covering the P-channel TFT on 0 with a resist mask or a mask insulating film 350 and forming a resist mask or a mask insulating film 351 on a channel formation region of the N-channel TFT, phosphorus is added as a Group 15 element. The concentration of phosphorus added to the semiconductor layer is 1 × 10 16 to 1 × 10 19 atom
s / cm 3 , preferably 1 × 10 18
atoms / cm 3 . Thus, low-concentration impurity regions 355 and 356 of the N-channel TFT are formed. (FIG. 11
(D))

【0142】その後、電気炉内で450℃、2時間の加
熱処理をすることは好ましい。この加熱処理で、ソース
領域及びドレイン領域321,322,341,34
2、及び低濃度不純物領域355,356に添加された
リン、ボロンが活性化される。
Thereafter, it is preferable to perform heat treatment at 450 ° C. for 2 hours in an electric furnace. By this heat treatment, the source and drain regions 321, 322, 341, 34
2 and the phosphorus and boron added to the low concentration impurity regions 355 and 356 are activated.

【0143】次に、ゲート配線360を形成する導電膜
を成膜する。ここでは、窒化タンタル(TaNx )/タ
ンタル(Ta)/窒化タンタル(TaNx )の3層をス
パッタ法で成膜した。TaNx 膜の厚さは50nmと
し、Ta膜の厚さは250nmとする。そしてこの3層
膜をパターニングしてゲート配線360を形成する。本
実施例では、Nチャネル型TFTはGOLD構造とし、
Pチャネル型TFTは低濃度不純物領域のない構造とし
た。(図11(E))
Next, a conductive film for forming the gate wiring 360 is formed. Here, three layers of tantalum nitride (TaN x ) / tantalum (Ta) / tantalum nitride (TaN x ) were formed by a sputtering method. The thickness of the TaN x film is 50 nm, and the thickness of the Ta film is 250 nm. Then, the three-layer film is patterned to form a gate wiring 360. In this embodiment, the N-channel TFT has a GOLD structure,
The P-channel TFT has a structure without a low concentration impurity region. (FIG. 11E)

【0144】次に、酸化シリコン膜でなる層間絶縁膜3
70を形成する。層間絶縁膜370にコンタクトホール
を形成した後、電極材料としてチタン/アルミ/チタン
からなる積層膜を形成し、パターニングして、配線37
1〜373を形成する。ここでは、配線373によって
Nチャネル型TFTとPチャネル型TFTとを接続して
CMOS回路を形成する。更に、図示しないゲート配線
360の取出し配線も形成する。最後に水素雰囲気中に
おいて350℃、2時間程度の水素化処理を行い、TF
T全体の水素終端処理を行う。(図11(F))
Next, an interlayer insulating film 3 made of a silicon oxide film
70 is formed. After forming a contact hole in the interlayer insulating film 370, a laminated film made of titanium / aluminum / titanium is formed as an electrode material, and patterned to form a wiring 37.
1 to 373 are formed. Here, an N-channel TFT and a P-channel TFT are connected by a wiring 373 to form a CMOS circuit. Further, an extraction wiring for the gate wiring 360 (not shown) is also formed. Finally, a hydrogenation treatment is performed at 350 ° C. for about 2 hours in a hydrogen atmosphere to obtain TF
A hydrogen termination process is performed on the entire T. (FIG. 11 (F))

【0145】[実施例4] 本実施例では、実施例1で
説明したTFTをアクティブマトリクス基板に適用した
ものである。本実施例のアクティブマトリクス基板は液
晶表示装置や、EL表示装置などの平板型の電気光学装
置に用いられる。なお、本実施例を実施例2又は実施例
3に適用してもよい。
[Embodiment 4] In this embodiment, the TFT described in Embodiment 1 is applied to an active matrix substrate. The active matrix substrate of this embodiment is used for a flat-type electro-optical device such as a liquid crystal display device and an EL display device. This embodiment may be applied to the second embodiment or the third embodiment.

【0146】図12〜図14を用いて、本実施例を説明
する。図12〜図14で同じ符号は同じ構成要素を示
す。図12は本実施例のアクティブマトリクス基板の概
略斜視図である。アクティブマトリクス基板は、ガラス
基板400上に形成された、画素部401、走査線駆動
回路402、信号線駆動回路403で構成される。走査
線駆動回路402、信号線駆動回路403はそれぞれ走
査線502、信号線503によって画素部401に接続
され、これら駆動回路402、403は、CMOS回路
で主に構成されている。
This embodiment will be described with reference to FIGS. 12 to 14, the same reference numerals indicate the same components. FIG. 12 is a schematic perspective view of the active matrix substrate of this embodiment. The active matrix substrate includes a pixel portion 401, a scan line driver circuit 402, and a signal line driver circuit 403 formed over a glass substrate 400. The scanning line driving circuit 402 and the signal line driving circuit 403 are connected to the pixel portion 401 by a scanning line 502 and a signal line 503, respectively, and these driving circuits 402 and 403 are mainly configured by CMOS circuits.

【0147】走査線502は画素部401の行ごとに形
成され、信号線503は列ごとに形成されている。走査
線502、信号線503の交差部近傍には、各配線50
2、503に接続された画素TFT406が形成されて
いる。画素TFT406には、画素電極407、保持容
量408が接続されている。
The scanning lines 502 are formed for each row of the pixel portion 401, and the signal lines 503 are formed for each column. Near the intersection of the scanning line 502 and the signal line 503, each wiring 50
The pixel TFT 406 connected to 2,503 is formed. A pixel electrode 407 and a storage capacitor 408 are connected to the pixel TFT 406.

【0148】まず、実施例1のTFTの作製工程に従っ
て、駆動回路402、403のNチャネル型TFT、P
チャネル型TFT、画素部401の画素TFT406を
完成する。
First, according to the manufacturing process of the TFT of the first embodiment, the N-channel TFTs of the driving circuits 402 and 403
The channel type TFT and the pixel TFT 406 of the pixel portion 401 are completed.

【0149】図13(A)は画素部401の上面図であ
り、ほぼ1画素の上面図である。図13(B)は駆動回
路402、403を構成するCMOS回路の上面図であ
る。図14はアクティブマトリクス基板の断面図であ
り、画素部401、CMOS回路の断面図である。画素
部401の断面図は図13(A)の鎖線A−A' に沿っ
た断面図であり、CMOS回路の断面図は図13(B)
の鎖線B−B' に沿った断面図である。
FIG. 13A is a top view of the pixel portion 401, and is a top view of substantially one pixel. FIG. 13B is a top view of a CMOS circuit included in the driver circuits 402 and 403. FIG. 14 is a cross-sectional view of the active matrix substrate, which is a cross-sectional view of the pixel portion 401 and the CMOS circuit. A cross-sectional view of the pixel portion 401 is a cross-sectional view taken along a chain line AA ′ in FIG. 13A, and a cross-sectional view of the CMOS circuit is FIG.
FIG. 7 is a cross-sectional view taken along a chain line BB ′ of FIG.

【0150】画素部401の画素TFT406はNチャ
ネル型TFTである。「U」字型(馬蹄型)に屈曲した
半導体層501を有する。第1層目の配線である走査線
502がゲート絶縁膜510を挟んで半導体層501と
交差している。
The pixel TFT 406 of the pixel portion 401 is an N-channel TFT. The semiconductor layer 501 has a “U” shape (horse-shoe shape). A scan line 502 as a first-layer wiring crosses the semiconductor layer 501 with the gate insulating film 510 interposed therebetween.

【0151】半導体層501には、N+ 型領域511〜
513、2つのチャネル形成領域514、515、低濃
度不純物領域(N- 型領域)516〜519が形成され
る。N+ 型領域511、512はソース領域及びドレイ
ン領域である。
The semiconductor layer 501 includes N + -type regions 511 to 511.
513, two channel formation regions 514 and 515, and low-concentration impurity regions (N -type regions) 516 to 519 are formed. The N + -type regions 511 and 512 are a source region and a drain region.

【0152】他方、CMOS回路では、1本のゲート配
線601が2つの半導体層602、603とゲート絶縁
膜610を挟んで交差している。半導体層602には、
ソース領域及びドレイン領域(N+ 型領域)611、6
12、チャネル形成領域613、低濃度不純物領域(N
- 型領域)614、615が形成されている。半導体層
603には、ソース領域及びドレイン領域(P+ 型領
域)621、622、チャネル形成領域623が形成さ
れている。
On the other hand, in a CMOS circuit, one gate wiring 601 crosses two semiconductor layers 602 and 603 with a gate insulating film 610 interposed therebetween. In the semiconductor layer 602,
Source region and drain region (N + type region) 611, 6
12, a channel formation region 613, a low concentration impurity region (N
- type region) 614 and 615 are formed. In the semiconductor layer 603, source and drain regions (P + -type regions) 621 and 622 and a channel formation region 623 are formed.

【0153】半導体層501、602、603にソース
領域及びドレイン領域を形成した後、基板全面に層間絶
縁膜430が形成される。層間絶縁膜430上には第2
層目の配線・電極として、信号線503、ドレイン電極
504、ソース電極631、632、ドレイン電極63
3が形成される。
After forming the source region and the drain region in the semiconductor layers 501, 602, and 603, an interlayer insulating film 430 is formed on the entire surface of the substrate. On the interlayer insulating film 430, the second
As the wiring / electrode of the layer, the signal line 503, the drain electrode 504, the source electrodes 631, 632, the drain electrode 63
3 is formed.

【0154】走査線502と信号線503は層間絶縁膜
430を挟んで、図13(A)に示すように直交してい
る。ドレイン電極504はドレイン領域512を画素電
極505に接続させるための取出し電極である共に、保
持容量408の下部電極である。保持容量408の容量
を大きくするため、ドレイン電極504は開口部を低下
させない限りにおいて、できるだけ広くなるようにして
いる。
The scanning lines 502 and the signal lines 503 are orthogonal to each other with the interlayer insulating film 430 interposed therebetween as shown in FIG. The drain electrode 504 is an extraction electrode for connecting the drain region 512 to the pixel electrode 505, and is a lower electrode of the storage capacitor 408. In order to increase the capacity of the storage capacitor 408, the drain electrode 504 is made as wide as possible as long as the opening is not reduced.

【0155】第2層目の配線・電極上に、第1の平坦化
膜440が形成されている。本実施例では窒化シリコン
(50nm)/酸化シリコン(25nm)/アクリル
(1μm)の積層膜を第1の平坦化膜440として利用
する。アクリルやポリイミド、ベンゾシクロブテン(B
CB)といった有機性樹脂膜は、スピンコート法で形成
可能な溶液塗布型絶縁膜なので、1μm程度の膜厚を高
いスループットで形成することが可能であり、良好な平
坦面が得られる。更に、有機性樹脂膜は窒化シリコンや
酸化シリコンと較べて誘電率が低いため、寄生容量を小
さくすることができる。
A first flattening film 440 is formed on the second layer wiring / electrode. In this embodiment, a stacked film of silicon nitride (50 nm) / silicon oxide (25 nm) / acryl (1 μm) is used as the first planarization film 440. Acrylic, polyimide, benzocyclobutene (B
Since the organic resin film such as CB) is a solution-coated insulating film that can be formed by a spin coating method, a film thickness of about 1 μm can be formed with high throughput, and a good flat surface can be obtained. Furthermore, since the organic resin film has a lower dielectric constant than silicon nitride or silicon oxide, the parasitic capacitance can be reduced.

【0156】次に、第1の平坦化膜440上に、第3層
目の配線として、チタンやクロム等の遮光性導電膜でな
るソース配線641、642、ドレイン配線643、ブ
ラックマスク520が形成されている。図13(A)に
示すように画素部401でブラックマスク520は一体
であり、画素電極505の周辺とオーバーラップして、
表示に寄与しない部分を全て覆うように形成されてい
る。なお、ブラックマスク520は図13(A)に点線
で示すように配置されている。またブラックマスク52
0の電位は所定の値に固定される。
Next, source wirings 641 and 642, a drain wiring 643, and a black mask 520 made of a light-shielding conductive film such as titanium or chromium are formed as third-layer wirings on the first planarization film 440. Have been. As shown in FIG. 13A, the black mask 520 is integrated in the pixel portion 401 and overlaps with the periphery of the pixel electrode 505,
It is formed so as to cover all portions that do not contribute to display. Note that the black mask 520 is arranged as shown by a dotted line in FIG. Black mask 52
The potential of 0 is fixed to a predetermined value.

【0157】これら第3層目の配線641、642、6
43、520の形成に先立って、第1の平坦化膜440
をエッチングして、最下層の窒化シリコン膜のみを残し
た凹部530をドレイン電極504上に形成する。
These third-layer wirings 641, 642, 6
Prior to the formation of 43, 520, the first planarization film 440
Is etched to form a recess 530 on the drain electrode 504 leaving only the lowermost silicon nitride film.

【0158】凹部530では、ドレイン電極504とブ
ラックマスク520とが窒化シリコン膜のみを挟んで対
向しているので、凹部530においてドレイン電極50
4、ブラックマスク520を電極に、窒化シリコン膜を
誘電体とする保持容量408が形成される。窒化シリコ
ンは比誘電率が高く、しかも膜厚を薄くすることでより
大きな容量を確保できる。
In the recess 530, the drain electrode 504 and the black mask 520 face each other with only the silicon nitride film interposed therebetween.
4. A storage capacitor 408 is formed using the black mask 520 as an electrode and a silicon nitride film as a dielectric. Silicon nitride has a high relative dielectric constant, and a larger capacitance can be ensured by reducing the film thickness.

【0159】第3層目の配線641、642、520上
に第2の平坦化膜450が形成されている。第2の平坦
化膜450は1.5μm厚のアクリルで形成する。保持
容量408が形成された部分は大きな段差を生じるが、
その様な段差も十分に平坦化できる。
A second flattening film 450 is formed on the third-layer wirings 641, 642, and 520. The second flattening film 450 is formed of 1.5 μm thick acrylic. The portion where the storage capacitor 408 is formed has a large step,
Such a step can be sufficiently flattened.

【0160】第1の平坦化膜440及び第2の平坦化膜
450にコンタクトホールを形成し、ITOや酸化スズ
等の透明導電膜からなる画素電極505が形成される。
こうしてアクティブマトリクス基板が完成する。
A contact hole is formed in the first planarization film 440 and the second planarization film 450, and a pixel electrode 505 made of a transparent conductive film such as ITO or tin oxide is formed.
Thus, an active matrix substrate is completed.

【0161】本実施例のアクティブマトリクス基板を液
晶表示装置に利用する場合には、基板全面を覆って図示
しない配向膜を形成する。必要に応じて配向膜にラビン
グ処理が施される
When the active matrix substrate of this embodiment is used for a liquid crystal display device, an alignment film (not shown) is formed to cover the entire surface of the substrate. Rubbing treatment is applied to the alignment film if necessary

【0162】なお、画素電極505として反射率の高い
導電膜、代表的にはアルミニウムまたはアルミニウムを
主成分とする材料を用いれば、反射型AMLCD用のア
クティブマトリクス基板を作製することもできる。
When a conductive film having high reflectance, typically aluminum or a material containing aluminum as a main component, is used for the pixel electrode 505, an active matrix substrate for a reflective AMLCD can be manufactured.

【0163】また、本実施例では画素TFT406をダ
ブルゲート構造としているが、シングルゲート構造でも
良いし、トリプルゲート構造等のマルチゲート構造とし
ても構わない。また、実施例1で示した逆スタガ型TF
Tで形成することもできる。本実施例のアクティブマト
リクス基板の構造は本実施例の構造に限定されるもので
はない。本発明の特徴はゲート配線の構成にあるので、
それ以外の構成については実施者が適宜決定すれば良
い。
Although the pixel TFT 406 has a double gate structure in this embodiment, it may have a single gate structure or a multi-gate structure such as a triple gate structure. In addition, the inverted staggered TF shown in Embodiment 1
It can also be formed of T. The structure of the active matrix substrate of this embodiment is not limited to the structure of this embodiment. Since the feature of the present invention lies in the configuration of the gate wiring,
Other configurations may be determined by the practitioner as appropriate.

【0164】[実施例5] 本実施例では実施例4で示
したアクティブ基板を用いた電気光学装置の一例とし
て、アクティブマトリクス方式の液晶表示装置(AML
CDと記す)を構成した例について説明する。
Embodiment 5 In this embodiment, as an example of an electro-optical device using the active substrate shown in Embodiment 4, an active matrix type liquid crystal display device (AML)
A description will be given of an example in which a CD is described.

【0165】本実施例のAMLCDの外観を図15に示
す。図15(A)において図12と同じ符号は同じ構成
要素を示す。アクティブマトリクス基板は、ガラス基板
400上に形成された画素部401、走査線駆動回路4
02、信号線駆動回路403を有する。
FIG. 15 shows the appearance of the AMLCD of this embodiment. In FIG. 15A, the same reference numerals as those in FIG. 12 indicate the same components. The active matrix substrate includes a pixel portion 401 formed over a glass substrate 400, a scanning line driving circuit 4,
02, a signal line driver circuit 403.

【0166】アクティブマトリクス基板と対向基板70
0とが貼り合わされている。これら基板の隙間に液晶が
封止されている。ただし、アクティブマトリクス基板に
は、TFTの作製工程で外部端子が形成されており、こ
の外部端子が形成された部分は対向基板700と対向し
ていない。外部端子にはFPC(フレキシブル・プリン
ト・サーキット)710が接続され、FPC710を介
して外部信号、電源が回路401〜403へ伝達され
る。
Active matrix substrate and counter substrate 70
0 is pasted. Liquid crystal is sealed in the gap between these substrates. Note that external terminals are formed in the active matrix substrate in a manufacturing process of the TFT, and a portion where the external terminals are formed does not face the counter substrate 700. An FPC (flexible print circuit) 710 is connected to the external terminal, and an external signal and power are transmitted to the circuits 401 to 403 via the FPC 710.

【0167】対向基板700は、ガラス基板上全面にI
TO膜等の透明導電膜が形成されている。透明導電膜は
画素部401の画素電極に対する対向電極であり、画素
電極、対向電極間に形成された電界によって液晶材料が
駆動される。更に、対向基板700には必要であれば配
向膜や、カラーフィルタが形成されている。
The opposing substrate 700 has an I
A transparent conductive film such as a TO film is formed. The transparent conductive film is a counter electrode to the pixel electrode of the pixel portion 401, and the liquid crystal material is driven by an electric field formed between the pixel electrode and the counter electrode. Further, an alignment film and a color filter are formed on the counter substrate 700 if necessary.

【0168】本実施例のアクティブマトリクス基板に
は、FPC710を取り付ける面を利用してICチップ
711、712が取り付けられている。これらのICチ
ップはビデオ信号の処理回路、タイミングパルス発生回
路、γ補正回路、メモリ回路、演算回路などの回路をシ
リコン基板上に形成して構成される。図15(A)では
ICチップを2個取り付けたが、1個でも良いし、3個
以上であっても良い。
On the active matrix substrate of this embodiment, IC chips 711 and 712 are attached using the surface on which the FPC 710 is attached. These IC chips are configured by forming circuits such as a video signal processing circuit, a timing pulse generating circuit, a gamma correction circuit, a memory circuit, and an arithmetic circuit on a silicon substrate. In FIG. 15A, two IC chips are attached, but may be one, or three or more.

【0169】あるいは図15(B)の構成も可能であ
る。図15(B)において図15(A)と同一の構成要
素は同じ符号を付した。ここでは図15(A)でICチ
ップが行っていた信号処理を、同一基板上にTFTでも
って形成されたロジック回路720によって行う例を示
している。この場合、ロジック回路720も駆動回路4
02、403と同様にCMOS回路を基本として構成さ
れている。
Alternatively, the configuration shown in FIG. 15B is also possible. In FIG. 15B, the same components as those in FIG. 15A are denoted by the same reference numerals. Here, FIG. 15A illustrates an example in which signal processing performed by an IC chip is performed by a logic circuit 720 formed using TFTs over the same substrate. In this case, the logic circuit 720 is also the driving circuit 4
It is configured on the basis of a CMOS circuit as in the case of 02 and 403.

【0170】本実施例では、ブラックマスクをアクティ
ブマトリクス基板に設ける構成(BMon TFT )を採用す
るが、それに加えて対向側にブラックマスクを設ける構
成とすることも可能である。
In this embodiment, a configuration in which a black mask is provided on an active matrix substrate (BMon TFT) is employed. In addition, a configuration in which a black mask is provided on the opposite side may be employed.

【0171】また、カラーフィルターを用いてカラー表
示を行っても良いし、ECB(電界制御複屈折)モー
ド、GH(ゲストホスト)モードなどで液晶を駆動し、
カラーフィルターを用いない構成としても良い。また、
特開平8−15686号公報に記載されたように、マイ
クロレンズアレイを用いる構成にしても良い。
A color display may be performed using a color filter, or a liquid crystal may be driven in an ECB (electric field control birefringence) mode, a GH (guest host) mode, or the like.
It is good also as composition not using a color filter. Also,
As described in JP-A-8-15686, a configuration using a microlens array may be adopted.

【0172】[実施例6] 実施例1、2、3で示した
TFTは、AMLCD以外にも他の様々な電気光学装置
や半導体回路に適用することができる。
[Embodiment 6] The TFTs described in Embodiments 1, 2, and 3 can be applied to various other electro-optical devices and semiconductor circuits other than AMLCD.

【0173】AMLCD以外の電気光学装置としてはE
L(エレクトロルミネッセンス)表示装置やイメージセ
ンサ等を挙げることができる。
As an electro-optical device other than AMLCD, E
Examples include an L (electroluminescence) display device and an image sensor.

【0174】また、半導体回路としては、ICチップで
構成されるマイクロプロセッサの様な演算処理回路、携
帯機器の入出力信号を扱う高周波モジュール(MMIC
など)が挙げられる。
As the semiconductor circuit, an arithmetic processing circuit such as a microprocessor constituted by an IC chip, and a high-frequency module (MMIC) for handling input / output signals of a portable device are used.
Etc.).

【0175】この様に本発明は絶縁ゲイト型TFTで構
成される回路によって機能する全ての半導体装置に対し
て適用することが可能である。
As described above, the present invention can be applied to all semiconductor devices functioning with circuits constituted by insulating gate type TFTs.

【0176】〔実施例7〕上述の本発明の液晶表示装置
にはネマチック液晶以外にも様々な液晶を用いることが
可能である。例えば、1998, SID, “Characteristics a
nd Driving Scheme of Polymer-Stabilized Monostable
FLCD Exhibiting Fast Response Time and High Contr
ast Ratio with Gray-Scale Capability” by H. Furue
et al.や、1997, SID DIGEST, 841, “A Full-Color T
hresholdless AntiferroelectricLCD Exhibiting Wide
Viewing Angle with Fast Response Time” by T. Yosh
ida et al.や、1996, J. Mater. Chem. 6(4), 671-673,
"Thresholdless antiferroelectricity in liquid cry
stals and its application to displays" by S. Inui
et al.や、米国特許第5594569 号に開示された液晶を用
いることが可能である。
[Embodiment 7] In the above-mentioned liquid crystal display device of the present invention, various liquid crystals other than the nematic liquid crystal can be used. For example, 1998, SID, “Characteristics a
nd Driving Scheme of Polymer-Stabilized Monostable
FLCD Exhibiting Fast Response Time and High Contr
ast Ratio with Gray-Scale Capability ”by H. Furue
et al., 1997, SID DIGEST, 841, “A Full-Color T
hresholdless AntiferroelectricLCD Exhibiting Wide
Viewing Angle with Fast Response Time ”by T. Yosh
ida et al., 1996, J. Mater. Chem. 6 (4), 671-673,
"Thresholdless antiferroelectricity in liquid cry
stals and its application to displays "by S. Inui
et al., and the liquid crystal disclosed in US Pat. No. 5,594,569 can be used.

【0177】等方相−コレステリック相−カイラルスメ
クティックC相転移系列を示す強誘電性液晶(FLC)
を用い、DC電圧を印加しながらコレステリック相−カ
イラルスメクティックC相転移をさせ、かつコーンエッ
ジをほぼラビング方向に一致させた単安定FLCの電気
光学特性を図16に示す。図16に示すような強誘電性
液晶による表示モードは「Half−V字スイッチング
モード」と呼ばれている。図16に示すグラフの縦軸は
透過率(任意単位)、横軸は印加電圧である。「Hal
f−V字スイッチングモード」については、寺田らの”
Half−V字スイッチングモードFLCD”、第46
回応用物理学関係連合講演会講演予稿集、1999年3
月、第1316頁、および吉原らの”強誘電性液晶によ
る時分割フルカラーLCD”、液晶第3巻第3号第19
0頁に詳しい。
Ferroelectric liquid crystal (FLC) showing isotropic phase-cholesteric phase-chiral smectic C phase transition series
FIG. 16 shows the electro-optical characteristics of a monostable FLC in which a cholesteric phase-chiral smectic C phase transition is performed while applying a DC voltage, and the cone edge is made substantially coincident with the rubbing direction. The display mode using the ferroelectric liquid crystal as shown in FIG. 16 is called “Half-V switching mode”. The vertical axis of the graph shown in FIG. 16 is the transmittance (arbitrary unit), and the horizontal axis is the applied voltage. "Hal
For the fV-shaped switching mode, see Terada et al.
Half-V switching mode FLCD ", 46th
Proceedings of the JSCE Lecture Meeting, March 1999
Tsuki, p. 1316, and Yoshihara et al., "Time-Division Full-Color LCD with Ferroelectric Liquid Crystal", Liquid Crystal Vol.
See page 0 for details.

【0178】図16に示されるように、このような強誘
電性混合液晶を用いると、低電圧駆動かつ階調表示が可
能となることがわかる。本発明の液晶表示装置には、こ
のような電気光学特性を示す強誘電性液晶も用いること
ができる。
As shown in FIG. 16, it can be seen that the use of such a ferroelectric mixed liquid crystal enables low-voltage driving and gradation display. A ferroelectric liquid crystal having such electro-optical characteristics can be used in the liquid crystal display device of the present invention.

【0179】また、ある温度域において反強誘電相を示
す液晶を反強誘電性液晶(AFLC)という。反強誘電
性液晶を有する混合液晶には、電場に対して透過率が連
続的に変化する電気光学応答特性を示す、無しきい値反
強誘電性混合液晶と呼ばれるものがある。この無しきい
値反強誘電性混合液晶は、いわゆるV字型の電気光学応
答特性を示すものがあり、その駆動電圧が約±2.5V
程度(セル厚約1μm〜2μm)のものも見出されてい
る。
A liquid crystal exhibiting an antiferroelectric phase in a certain temperature range is called an antiferroelectric liquid crystal (AFLC). As a mixed liquid crystal having an antiferroelectric liquid crystal, there is a so-called thresholdless antiferroelectric mixed liquid crystal exhibiting an electro-optical response characteristic in which transmittance changes continuously with an electric field. This thresholdless antiferroelectric mixed liquid crystal has a so-called V-shaped electro-optical response characteristic, and its driving voltage is about ± 2.5 V.
Some (cell thicknesses of about 1 μm to 2 μm) have been found.

【0180】また、一般に、無しきい値反強誘電性混合
液晶は自発分極が大きく、液晶自体の誘電率が高い。こ
のため、無しきい値反強誘電性混合液晶を液晶表示装置
に用いる場合には、画素に比較的大きな保持容量が必要
となってくる。よって、自発分極が小さな無しきい値反
強誘電性混合液晶を用いるのが好ましい。
In general, a thresholdless antiferroelectric mixed liquid crystal has a large spontaneous polarization and a high dielectric constant of the liquid crystal itself. Therefore, when a thresholdless antiferroelectric mixed liquid crystal is used for a liquid crystal display device, a relatively large storage capacitance is required for a pixel. Therefore, it is preferable to use a thresholdless antiferroelectric mixed liquid crystal having a small spontaneous polarization.

【0181】なお、このような無しきい値反強誘電性混
合液晶を本発明の液晶表示装置に用いることによって低
電圧駆動が実現されるので、低消費電力化が実現され
る。
Since low-voltage driving is realized by using such a thresholdless antiferroelectric mixed liquid crystal in the liquid crystal display device of the present invention, low power consumption is realized.

【0182】〔実施例8〕本実施例では、本願発明を用
いてEL(エレクトロルミネッセンス)表示装置を作製
した例について説明する。
[Embodiment 8] In this embodiment, an example in which an EL (electroluminescence) display device is manufactured by using the present invention will be described.

【0183】図17Aは本願発明を用いたEL表示装置
の上面図である。図17Aにおいて、4010は基板、
4011は画素部、4012はソース側駆動回路、40
13はゲート側駆動回路であり、それぞれの駆動回路は
配線4014〜4016を経てFPC4017に至り、
外部機器へと接続される。
FIG. 17A is a top view of an EL display device using the present invention. 17A, reference numeral 4010 denotes a substrate;
4011 is a pixel portion, 4012 is a source side driver circuit, 40
Reference numeral 13 denotes a gate-side drive circuit, and each drive circuit reaches an FPC 4017 via wirings 4014 to 4016.
Connected to an external device.

【0184】このとき、少なくとも画素部、好ましくは
駆動回路及び画素部を囲むようにしてカバー材600
0、シーリング材(ハウジング材ともいう)7000、
密封材(第2のシーリング材)7001が設けられてい
る。
At this time, the cover member 600 is formed so as to surround at least the pixel portion, preferably the driving circuit and the pixel portion.
0, sealing material (also referred to as housing material) 7000,
A sealing material (a second sealing material) 7001 is provided.

【0185】また、図17Bは本実施例のEL表示装置
の断面構造であり、基板4010、下地膜4021の上
に駆動回路用TFT(但し、ここではnチャネル型TF
Tとpチャネル型TFTを組み合わせたCMOS回路を
図示している。)4022及び画素部用TFT4023
(但し、ここではEL素子への電流を制御するTFTだ
け図示している。)が形成されている。これらのTFT
は公知の構造(トップゲート構造またはボトムゲート構
造)を用いれば良い。
FIG. 17B shows a cross-sectional structure of the EL display device of this embodiment, in which a TFT for a driving circuit (here, an n-channel type TF) is formed on a substrate 4010 and a base film 4021.
1 illustrates a CMOS circuit combining a T and a p-channel TFT. ) 4022 and TFT 4023 for pixel portion
(However, here, only the TFT for controlling the current to the EL element is shown). These TFTs
A known structure (a top gate structure or a bottom gate structure) may be used.

【0186】本願発明は、駆動回路用TFT4022、
画素部用TF4023に際して用いることができる。
The present invention relates to a TFT 4022 for a driving circuit,
It can be used for the pixel portion TF4023.

【0187】本願発明を用いて駆動回路用TFT402
2、画素部用TFT4023が完成したら、樹脂材料で
なる層間絶縁膜(平坦化膜)4026の上に画素部用T
FT4023のドレインと電気的に接続する透明導電膜
でなる画素電極4027を形成する。透明導電膜として
は、酸化インジウムと酸化スズとの化合物(ITOと呼
ばれる)または酸化インジウムと酸化亜鉛との化合物を
用いることができる。そして、画素電極4027を形成
したら、絶縁膜4028を形成し、画素電極4027上
に開口部を形成する。
The TFT 402 for a driving circuit is manufactured by using the present invention.
2. When the pixel portion TFT 4023 is completed, the pixel portion TFT is formed on an interlayer insulating film (flattening film) 4026 made of a resin material.
A pixel electrode 4027 made of a transparent conductive film electrically connected to the drain of the FT 4023 is formed. As the transparent conductive film, a compound of indium oxide and tin oxide (called ITO) or a compound of indium oxide and zinc oxide can be used. After the pixel electrode 4027 is formed, an insulating film 4028 is formed, and an opening is formed over the pixel electrode 4027.

【0188】次に、EL層4029を形成する。EL層
4029は公知のEL材料(正孔注入層、正孔輸送層、
発光層、電子輸送層または電子注入層)を自由に組み合
わせて積層構造または単層構造とすれば良い。どのよう
な構造とするかは公知の技術を用いれば良い。また、E
L材料には低分子系材料と高分子系(ポリマー系)材料
がある。低分子系材料を用いる場合は蒸着法を用いる
が、高分子系材料を用いる場合には、スピンコート法、
印刷法またはインクジェット法等の簡易な方法を用いる
ことが可能である。
Next, an EL layer 4029 is formed. The EL layer 4029 is formed of a known EL material (a hole injection layer, a hole transport layer,
A light-emitting layer, an electron transport layer, or an electron injection layer) may be freely combined to form a stacked structure or a single-layer structure. A known technique may be used to determine the structure. Also, E
The L material includes a low molecular material and a high molecular (polymer) material. When a low molecular material is used, an evaporation method is used, but when a high molecular material is used, a spin coating method,
A simple method such as a printing method or an inkjet method can be used.

【0189】本実施例では、シャドーマスクを用いて蒸
着法によりEL層を形成する。シャドーマスクを用いて
画素毎に波長の異なる発光が可能な発光層(赤色発光
層、緑色発光層及び青色発光層)を形成することで、カ
ラー表示が可能となる。その他にも、色変換層(CC
M)とカラーフィルターを組み合わせた方式、白色発光
層とカラーフィルターを組み合わせた方式があるがいず
れの方法を用いても良い。勿論、単色発光のEL表示装
置とすることもできる。
[0189] In this embodiment, an EL layer is formed by an evaporation method using a shadow mask. By forming a light-emitting layer (a red light-emitting layer, a green light-emitting layer, and a blue light-emitting layer) capable of emitting light having different wavelengths for each pixel using a shadow mask, color display becomes possible. In addition, the color conversion layer (CC
M) and a color filter are combined, and a white light-emitting layer and a color filter are combined. Either method may be used. Needless to say, a monochromatic EL display device can be used.

【0190】EL層4029を形成したら、その上に陰
極4030を形成する。陰極4030とEL層4029
の界面に存在する水分や酸素は極力排除しておくことが
望ましい。従って、真空中でEL層4029と陰極40
30を連続成膜するか、EL層4029を不活性雰囲気
で形成し、大気解放しないで陰極4030を形成すると
いった工夫が必要である。本実施例ではマルチチャンバ
ー方式(クラスターツール方式)の成膜装置を用いるこ
とで上述のような成膜を可能とする。
After forming the EL layer 4029, the cathode 4030 is formed thereon. Cathode 4030 and EL layer 4029
It is desirable to remove as much as possible moisture and oxygen existing at the interface. Therefore, the EL layer 4029 and the cathode 40 in vacuum
It is necessary to devise a method of continuously forming the film 30 or forming the EL layer 4029 in an inert atmosphere and forming the cathode 4030 without opening to the atmosphere. In this embodiment, the above-described film formation is made possible by using a multi-chamber type (cluster tool type) film formation apparatus.

【0191】なお、本実施例では陰極4030として、
LiF(フッ化リチウム)膜とAl(アルミニウム)膜
の積層構造を用いる。具体的にはEL層4029上に蒸
着法で1nm厚のLiF(フッ化リチウム)膜を形成
し、その上に300nm厚のアルミニウム膜を形成す
る。勿論、公知の陰極材料であるMgAg電極を用いて
も良い。そして陰極4030は4031で示される領域
において配線4016に接続される。配線4016は陰
極4030に所定の電圧を与えるための電源供給線であ
り、導電性ペースト材料4032を介してFPC401
7に接続される。
In this embodiment, the cathode 4030 is
A laminated structure of a LiF (lithium fluoride) film and an Al (aluminum) film is used. Specifically, a 1-nm-thick LiF (lithium fluoride) film is formed over the EL layer 4029 by a vapor deposition method, and a 300-nm-thick aluminum film is formed thereover. Of course, a MgAg electrode which is a known cathode material may be used. The cathode 4030 is connected to the wiring 4016 in a region indicated by 4031. A wiring 4016 is a power supply line for applying a predetermined voltage to the cathode 4030, and the FPC 401 via the conductive paste material 4032.
7 is connected.

【0192】4031に示された領域において陰極40
30と配線4016とを電気的に接続するために、層間
絶縁膜4026及び絶縁膜4028にコンタクトホール
を形成する必要がある。これらは層間絶縁膜4026の
エッチング時(画素電極用コンタクトホールの形成時)
や絶縁膜4028のエッチング時(EL層形成前の開口
部の形成時)に形成しておけば良い。また、絶縁膜40
28をエッチングする際に、層間絶縁膜4026まで一
括でエッチングしても良い。この場合、層間絶縁膜40
26と絶縁膜4028が同じ樹脂材料であれば、コンタ
クトホールの形状を良好なものとすることができる。
In the region indicated by 4031, the cathode 40
In order to electrically connect the wiring 30 and the wiring 3016, it is necessary to form contact holes in the interlayer insulating film 4026 and the insulating film 4028. These are at the time of etching the interlayer insulating film 4026 (at the time of forming the contact hole for the pixel electrode).
Or when the insulating film 4028 is etched (when an opening is formed before the EL layer is formed). Also, the insulating film 40
When etching 28, etching may be performed all at once up to the interlayer insulating film 4026. In this case, the interlayer insulating film 40
If the same resin material is used for the insulating film 26 and the insulating film 4028, the shape of the contact hole can be made good.

【0193】このようにして形成されたEL素子の表面
を覆って、パッシベーション膜6003、充填材600
4、カバー材6000が形成される。
The passivation film 6003 and the filler 600 cover the surface of the EL element thus formed.
4. The cover material 6000 is formed.

【0194】さらに、EL素子部を囲むようにして、カ
バー材7000と基板4010の内側にシーリング材が
設けられ、さらにシーリング材7000の外側には密封
材(第2のシーリング材)7001が形成される。
Furthermore, a sealing material is provided inside the cover member 7000 and the substrate 4010 so as to surround the EL element portion, and a sealing material (second sealing material) 7001 is formed outside the sealing material 7000.

【0195】このとき、この充填材6004は、カバー
材6000を接着するための接着剤としても機能する。
充填材6004としては、PVC(ポリビニルクロライ
ド)、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、PVB(ポリビ
ニルブチラル)またはEVA(エチレンビニルアセテー
ト)を用いることができる。この充填材6004の内部
に乾燥剤を設けておくと、吸湿効果を保持できるので好
ましい。
At this time, the filler 6004 also functions as an adhesive for bonding the cover material 6000.
As the filler 6004, PVC (polyvinyl chloride), epoxy resin, silicone resin, PVB (polyvinyl butyral), or EVA (ethylene vinyl acetate) can be used. It is preferable to provide a desiccant inside the filler 6004 because a moisture absorbing effect can be maintained.

【0196】また、充填材6004の中にスペーサーを
含有させてもよい。このとき、スペーサーをBaOなど
からなる粒状物質とし、スペーサー自体に吸湿性をもた
せてもよい。
[0196] A spacer may be contained in the filler 6004. At this time, the spacer may be a granular substance made of BaO or the like, and the spacer itself may have hygroscopicity.

【0197】スペーサーを設けた場合、パッシベーショ
ン膜6003はスペーサー圧を緩和することができる。
また、パッシベーション膜とは別に、スペーサー圧を緩
和する樹脂膜などを設けてもよい。
When a spacer is provided, the passivation film 6003 can reduce the spacer pressure.
Further, a resin film or the like for relaxing the spacer pressure may be provided separately from the passivation film.

【0198】また、カバー材6000としては、ガラス
板、アルミニウム板、ステンレス板、FRP(Fibe
rglass−Reinforced Plastic
s)板、PVF(ポリビニルフルオライド)フィルム、
マイラーフィルム、ポリエステルフィルムまたはアクリ
ルフィルムを用いることができる。なお、充填材600
4としてPVBやEVAを用いる場合、数十μmのアル
ミニウムホイルをPVFフィルムやマイラーフィルムで
挟んだ構造のシートを用いることが好ましい。
As the cover material 6000, a glass plate, an aluminum plate, a stainless steel plate, FRP (Fiber)
rglass-Reinforced Plastic
s) plate, PVF (polyvinyl fluoride) film,
Mylar film, polyester film or acrylic film can be used. The filling material 600
When PVB or EVA is used as 4, it is preferable to use a sheet having a structure in which aluminum foil of several tens of μm is sandwiched between PVF films or mylar films.

【0199】但し、EL素子からの発光方向(光の放射
方向)によっては、カバー材6000が透光性を有する
必要がある。
However, depending on the direction of light emission (the direction of light emission) from the EL element, the cover material 6000 needs to have translucency.

【0200】また、配線4016はシーリング材700
0および密封材7001と基板4010との隙間を通っ
てFPC4017に電気的に接続される。なお、ここで
は配線4016について説明したが、他の配線401
4、4015も同様にしてシーリング材7000および
密封材7001の下を通ってFPC4017に電気的に
接続される。
The wiring 4016 is made of a sealing material 700.
0 and through the gap between the sealing material 7001 and the substrate 4010, and is electrically connected to the FPC 4017. Although the wiring 4016 has been described here, the other wiring 401
4, 4015 are similarly electrically connected to the FPC 4017 under the sealant 7000 and the sealant 7001.

【0201】[実施例9]本実施例では、本願発明を用
いて実施例8とは異なる形態のEL表示装置を作製した
例について、図18A、18Bを用いて説明する。図1
7A、17Bと同じ番号のものは同じ部分を指している
ので説明は省略する。
[Embodiment 9] In this embodiment, an example in which an EL display device having a mode different from that of Embodiment 8 is manufactured using the present invention will be described with reference to FIGS. 18A and 18B. FIG.
Elements having the same numbers as 7A and 17B indicate the same parts, and thus description thereof will be omitted.

【0202】図18Aは本実施例のEL表示装置の上面
図であり、図18AをA-A'で切断した断面図を図18
Bに示す。
FIG. 18A is a top view of the EL display device of this embodiment, and FIG. 18A is a cross-sectional view taken along the line AA ′ of FIG.
B.

【0203】実施例8に従って、EL素子の表面を覆っ
てパッシベーション膜6003までを形成する。
According to Embodiment 8, a passivation film 6003 is formed to cover the surface of the EL element.

【0204】さらに、EL素子を覆うようにして充填材6
004を設ける。この充填材6004は、カバー材60
00を接着するための接着剤としても機能する。充填材
6004としては、PVC(ポリビニルクロライド)、
エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、PVB(ポリビニルブ
チラル)またはEVA(エチレンビニルアセテート)を
用いることができる。この充填材6004の内部に乾燥
剤を設けておくと、吸湿効果を保持できるので好まし
い。
Further, the filling material 6 is covered so as to cover the EL element.
004 is provided. This filler 6004 is used for the cover material 60.
It also functions as an adhesive for bonding 00. As the filler 6004, PVC (polyvinyl chloride),
Epoxy resin, silicone resin, PVB (polyvinyl butyral) or EVA (ethylene vinyl acetate) can be used. It is preferable to provide a desiccant inside the filler 6004 because a moisture absorbing effect can be maintained.

【0205】また、充填材6004の中にスペーサーを
含有させてもよい。このとき、スペーサーをBaOなど
からなる粒状物質とし、スペーサー自体に吸湿性をもた
せてもよい。
[0205] A spacer may be contained in the filler 6004. At this time, the spacer may be a granular substance made of BaO or the like, and the spacer itself may have hygroscopicity.

【0206】スペーサーを設けた場合、パッシベーショ
ン膜6003はスペーサー圧を緩和することができる。
また、パッシベーション膜とは別に、スペーサー圧を緩
和する樹脂膜などを設けてもよい。
When a spacer is provided, the passivation film 6003 can reduce the spacer pressure.
Further, a resin film or the like for relaxing the spacer pressure may be provided separately from the passivation film.

【0207】また、カバー材6000としては、ガラス
板、アルミニウム板、ステンレス板、FRP(Fibe
rglass−Reinforced Plastic
s)板、PVF(ポリビニルフルオライド)フィルム、
マイラーフィルム、ポリエステルフィルムまたはアクリ
ルフィルムを用いることができる。なお、充填材600
4としてPVBやEVAを用いる場合、数十μmのアル
ミニウムホイルをPVFフィルムやマイラーフィルムで
挟んだ構造のシートを用いることが好ましい。
Further, as the cover material 6000, a glass plate, an aluminum plate, a stainless steel plate, FRP (Five)
rglass-Reinforced Plastic
s) plate, PVF (polyvinyl fluoride) film,
Mylar film, polyester film or acrylic film can be used. The filling material 600
When PVB or EVA is used as 4, it is preferable to use a sheet having a structure in which aluminum foil of several tens of μm is sandwiched between PVF films or mylar films.

【0208】但し、EL素子からの発光方向(光の放射
方向)によっては、カバー材6000が透光性を有する
必要がある。
However, depending on the light emitting direction (light emitting direction) from the EL element, the cover material 6000 needs to have a light transmitting property.

【0209】次に、充填材6004を用いてカバー材6
000を接着した後、充填材6004の側面(露呈面)
を覆うようにフレーム材6001を取り付ける。フレー
ム材6001はシーリング材(接着剤として機能する)
6002によって接着される。このとき、シーリング材
6002としては、光硬化性樹脂を用いるのが好ましい
が、EL層の耐熱性が許せば熱硬化性樹脂を用いても良
い。なお、シーリング材6002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。また、シー
リング材6002の内部に乾燥剤を添加してあっても良
い。
[0209] Next, the cover material 6
After bonding 000, the side surface of filler 6004 (exposed surface)
Frame material 6001 is attached so as to cover. The frame material 6001 is a sealing material (functions as an adhesive)
Glued by 6002. At this time, a photocurable resin is preferably used as the sealing material 6002, but a thermosetting resin may be used as long as the heat resistance of the EL layer is allowed. Note that the sealing material 6002 is preferably a material that does not transmit moisture or oxygen as much as possible. Further, a desiccant may be added to the inside of the sealing material 6002.

【0210】また、配線4016はシーリング材600
2と基板4010との隙間を通ってFPC4017に電
気的に接続される。なお、ここでは配線4016につい
て説明したが、他の配線4014、4015も同様にし
てシーリング材6002の下を通ってFPC4017に
電気的に接続される。
The wiring 4016 is made of the sealing material 600.
2 is electrically connected to the FPC 4017 through a gap between the substrate 2 and the substrate 4010. Note that although the wiring 4016 has been described here, the other wirings 4014 and 4015 are also electrically connected to the FPC 4017 under the sealing material 6002 in the same manner.

【0211】[実施例10]実施例8および9のような
構成からなるEL表示パネルにおいて、本願発明を用い
ることができる。ここで画素部のさらに詳細な断面構造
を図19に、上面構造を図20Aに、回路図を図20B
に示す。図19、図20A及び図20Bでは共通の符号
を用いるので互いに参照すれば良い。
[Embodiment 10] The present invention can be applied to an EL display panel having the structure as in Embodiments 8 and 9. Here, a more detailed sectional structure of the pixel portion is shown in FIG. 19, an upper surface structure is shown in FIG. 20A, and a circuit diagram is shown in FIG.
Shown in In FIGS. 19, 20A and 20B, a common reference numeral is used, so that they may be referred to each other.

【0212】図19において、基板3501上に設けら
れたスイッチング用TFT3502は本願発明を用いた
NTFTを用いて形成される。なお、図19では実施例
2のNTFTと同様の構成としているが、実施例1や実
施例3の構成としてもよい。本実施例ではダブルゲート
構造としているが、構造及び作製プロセスに大きな違い
はないので説明は省略する。但し、ダブルゲート構造と
することで実質的に二つのTFTが直列された構造とな
り、オフ電流値を低減することができるという利点があ
る。なお、本実施例ではダブルゲート構造としている
が、シングルゲート構造でも構わないし、トリプルゲー
ト構造やそれ以上のゲート本数を持つマルチゲート構造
でも構わない。また、本願発明のPTFTを用いて形成
しても構わない。
In FIG. 19, a switching TFT 3502 provided on a substrate 3501 is formed by using an NTFT according to the present invention. In FIG. 19, the configuration is the same as that of the NTFT of the second embodiment. However, the configuration of the first or third embodiment may be adopted. In this embodiment, a double gate structure is used. However, since there is no significant difference in the structure and the manufacturing process, the description is omitted. However, the double gate structure has a structure in which two TFTs are substantially connected in series, and has an advantage that an off-current value can be reduced. Although the double gate structure is used in this embodiment, a single gate structure, a triple gate structure, or a multi-gate structure having more gates may be used. Further, it may be formed using the PTFT of the present invention.

【0213】また、電流制御用TFT3503は本願発
明を用いたNTFTを用いて形成される。このとき、ス
イッチング用TFT3502のドレイン配線35は配線
36によって電流制御用TFTのゲート電極37に電気
的に接続されている。また、38で示される配線は、ス
イッチング用TFT3502のゲート電極39a、39b
を電気的に接続するゲート配線である。
The current controlling TFT 3503 is formed using NTFT using the present invention. At this time, the drain wiring 35 of the switching TFT 3502 is electrically connected to the gate electrode 37 of the current controlling TFT by the wiring 36. The wiring indicated by 38 is the gate electrodes 39a and 39b of the switching TFT 3502.
Are electrically connected to each other.

【0214】このとき、電流制御用TFT3503が本
実施例の構造であることは非常に重要な意味を持つ。電
流制御用TFTはEL素子を流れる電流量を制御するた
めの素子であるため、多くの電流が流れ、熱による劣化
やホットキャリアによる劣化の危険性が高い素子でもあ
る。そのため、電流制御用TFTのドレイン側に、ゲー
ト絶縁膜を介してゲート電極に重なるようにLDD領域
を設ける本願発明の構造は極めて有効である。
At this time, it is very important that the current control TFT 3503 has the structure of this embodiment. Since the current control TFT is an element for controlling the amount of current flowing through the EL element, a large amount of current flows and the element has a high risk of deterioration due to heat or hot carriers. Therefore, the structure of the present invention in which the LDD region is provided on the drain side of the current controlling TFT so as to overlap the gate electrode via the gate insulating film is extremely effective.

【0215】また、本実施例では電流制御用TFT35
03をシングルゲート構造で図示しているが、複数のT
FTを直列につなげたマルチゲート構造としても良い。
さらに、複数のTFTを並列につなげて実質的にチャネ
ル形成領域を複数に分割し、熱の放射を高い効率で行え
るようにした構造としても良い。このような構造は熱に
よる劣化対策として有効である。
In this embodiment, the current controlling TFT 35 is used.
03 is shown with a single gate structure.
A multi-gate structure in which FTs are connected in series may be used.
Further, a structure in which a plurality of TFTs are connected in parallel to substantially divide the channel formation region into a plurality of regions so that heat can be radiated with high efficiency may be employed. Such a structure is effective as a measure against deterioration due to heat.

【0216】また、図20Aに示すように、電流制御用
TFT3503のゲート電極37となる配線は3504
で示される領域で、電流制御用TFT3503のドレイ
ン配線40と絶縁膜を介して重なる。このとき、350
4で示される領域ではコンデンサが形成される。このコ
ンデンサ3504は電流制御用TFT3503のゲート
にかかる電圧を保持するためのコンデンサとして機能す
る。なお、ドレイン配線40は電流供給線(電源線)3
506に接続され、常に一定の電圧が加えられている。
Further, as shown in FIG. 20A, the wiring which becomes the gate electrode 37 of the current controlling TFT 3503 is 3504
In the region indicated by, it overlaps with the drain wiring 40 of the current controlling TFT 3503 via an insulating film. At this time, 350
A capacitor is formed in a region indicated by reference numeral 4. This capacitor 3504 functions as a capacitor for holding a voltage applied to the gate of the current control TFT 3503. The drain wiring 40 is a current supply line (power supply line) 3
506, and a constant voltage is always applied.

【0217】スイッチング用TFT3502及び電流制
御用TFT3503の上には第1パッシベーション膜4
1が設けられ、その上に樹脂絶縁膜でなる平坦化膜42
が形成される。平坦化膜42を用いてTFTによる段差
を平坦化することは非常に重要である。後に形成される
EL層は非常に薄いため、段差が存在することによって
発光不良を起こす場合がある。従って、EL層をできる
だけ平坦面に形成しうるように画素電極を形成する前に
平坦化しておくことが望ましい。
The first passivation film 4 is formed on the switching TFT 3502 and the current control TFT 3503.
And a planarizing film 42 made of a resin insulating film thereon.
Is formed. It is very important to flatten the step due to the TFT using the flattening film 42. Since an EL layer formed later is extremely thin, light emission failure may occur due to the presence of a step. Therefore, it is desirable that the EL layer be flattened before forming the pixel electrode so that the EL layer can be formed as flat as possible.

【0218】また、43は反射性の高い導電膜でなる画
素電極(EL素子の陰極)であり、電流制御用TFT3
503のドレインに電気的に接続される。画素電極43
としてはアルミニウム合金膜、銅合金膜または銀合金膜
など低抵抗な導電膜またはそれらの積層膜を用いること
が好ましい。勿論、他の導電膜との積層構造としても良
い。
Reference numeral 43 denotes a pixel electrode (cathode of an EL element) made of a conductive film having high reflectivity.
503 is electrically connected to the drain. Pixel electrode 43
It is preferable to use a low-resistance conductive film such as an aluminum alloy film, a copper alloy film, or a silver alloy film, or a stacked film thereof. Of course, a stacked structure with another conductive film may be employed.

【0219】また、絶縁膜(好ましくは樹脂)で形成さ
れたバンク44a、44bにより形成された溝(画素に相
当する)の中に発光層45が形成される。なお、ここで
は一画素しか図示していないが、R(赤)、G(緑)、
B(青)の各色に対応した発光層を作り分けても良い。
発光層とする有機EL材料としてはπ共役ポリマー系材
料を用いる。代表的なポリマー系材料としては、ポリパ
ラフェニレンビニレン(PPV)系、ポリビニルカルバ
ゾール(PVK)系、ポリフルオレン系などが挙げられ
る。
A light emitting layer 45 is formed in a groove (corresponding to a pixel) formed by banks 44a and 44b formed of an insulating film (preferably resin). Although only one pixel is shown here, R (red), G (green),
Light emitting layers corresponding to each color of B (blue) may be separately formed.
As the organic EL material for the light emitting layer, a π-conjugated polymer material is used. Typical polymer materials include polyparaphenylene vinylene (PPV), polyvinyl carbazole (PVK), and polyfluorene.

【0220】なお、PPV系有機EL材料としては様々
な型のものがあるが、例えば「H. Shenk,H.Becker,O.Ge
lsen,E.Kluge,W.Kreuder,and H.Spreitzer,“Polymers
forLight Emitting Diodes”,Euro Display,Proceeding
s,1999,p.33-37」や特開平10−92576号公報に記
載されたような材料を用いれば良い。
Note that there are various types of PPV-based organic EL materials, for example, “H. Shenk, H. Becker, O. Ge.
lsen, E. Kluge, W. Kreuder, and H. Spreitzer, “Polymers
forLight Emitting Diodes ”, Euro Display, Proceeding
s, 1999, p.33-37 "and JP-A-10-92576.

【0221】具体的な発光層としては、赤色に発光する
発光層にはシアノポリフェニレンビニレン、緑色に発光
する発光層にはポリフェニレンビニレン、青色に発光す
る発光層にはポリフェニレンビニレン若しくはポリアル
キルフェニレンを用いれば良い。膜厚は30〜150n
m(好ましくは40〜100nm)とすれば良い。
As specific light-emitting layers, cyanopolyphenylenevinylene is used for a red light-emitting layer, polyphenylenevinylene is used for a green light-emitting layer, and polyphenylenevinylene or polyalkylphenylene is used for a blue light-emitting layer. Good. The film thickness is 30-150n
m (preferably 40 to 100 nm).

【0222】但し、以上の例は発光層として用いること
のできる有機EL材料の一例であって、これに限定する
必要はまったくない。発光層、電荷輸送層または電荷注
入層を自由に組み合わせてEL層(発光及びそのための
キャリアの移動を行わせるための層)を形成すれば良
い。
However, the above example is an example of the organic EL material that can be used as the light emitting layer, and it is not necessary to limit the invention to this. An EL layer (a layer for performing light emission and carrier movement therefor) may be formed by freely combining a light emitting layer, a charge transport layer, or a charge injection layer.

【0223】例えば、本実施例ではポリマー系材料を発
光層として用いる例を示したが、低分子系有機EL材料
を用いても良い。また、電荷輸送層や電荷注入層として
炭化珪素等の無機材料を用いることも可能である。これ
らの有機EL材料や無機材料は公知の材料を用いること
ができる。
For example, in this embodiment, an example is shown in which a polymer material is used for the light emitting layer, but a low molecular organic EL material may be used. It is also possible to use an inorganic material such as silicon carbide for the charge transport layer and the charge injection layer. Known materials can be used for these organic EL materials and inorganic materials.

【0224】本実施例では発光層45の上にPEDOT
(ポリチオフェン)またはPAni(ポリアニリン)で
なる正孔注入層46を設けた積層構造のEL層としてい
る。そして、正孔注入層46の上には透明導電膜でなる
陽極47が設けられる。本実施例の場合、発光層45で
生成された光は上面側に向かって(TFTの上方に向か
って)放射されるため、陽極は透光性でなければならな
い。透明導電膜としては酸化インジウムと酸化スズとの
化合物や酸化インジウムと酸化亜鉛との化合物を用いる
ことができるが、耐熱性の低い発光層や正孔注入層を形
成した後で形成するため、可能な限り低温で成膜できる
ものが好ましい。
In this embodiment, PEDOT is formed on the light emitting layer 45.
The EL layer has a laminated structure in which a hole injection layer 46 made of (polythiophene) or PAni (polyaniline) is provided. An anode 47 made of a transparent conductive film is provided on the hole injection layer 46. In the case of this embodiment, since the light generated in the light emitting layer 45 is emitted toward the upper surface side (toward the upper side of the TFT), the anode must be translucent. As the transparent conductive film, a compound of indium oxide and tin oxide or a compound of indium oxide and zinc oxide can be used; however, the formation is possible after forming a light-emitting layer or a hole-injection layer with low heat resistance. A material that can form a film at a temperature as low as possible is preferable.

【0225】陽極47まで形成された時点でEL素子3
505が完成する。なお、ここでいうEL素子3505
は、画素電極(陰極)43、発光層45、正孔注入層4
6及び陽極47で形成されたコンデンサを指す。図20
Aに示すように画素電極43は画素の面積にほぼ一致す
るため、画素全体がEL素子として機能する。従って、
発光の利用効率が非常に高く、明るい画像表示が可能と
なる。
When the anode 47 is formed, the EL element 3
505 is completed. Note that the EL element 3505 mentioned here
Are the pixel electrode (cathode) 43, the light emitting layer 45, the hole injection layer 4
6 and the anode 47. FIG.
As shown in A, since the pixel electrode 43 substantially matches the area of the pixel, the entire pixel functions as an EL element. Therefore,
The utilization efficiency of light emission is very high, and a bright image can be displayed.

【0226】ところで、本実施例では、陽極47の上に
さらに第2パッシベーション膜48を設けている。第2
パッシベーション膜48としては窒化珪素膜または窒化
酸化珪素膜が好ましい。この目的は、外部とEL素子と
を遮断することであり、有機EL材料の酸化による劣化
を防ぐ意味と、有機EL材料からの脱ガスを抑える意味
との両方を併せ持つ。これによりEL表示装置の信頼性
が高められる。
In the present embodiment, a second passivation film 48 is further provided on the anode 47. Second
As the passivation film 48, a silicon nitride film or a silicon nitride oxide film is preferable. The purpose of this is to shut off the EL element from the outside, and has both the meaning of preventing the organic EL material from being deteriorated due to oxidation and the effect of suppressing outgassing from the organic EL material. Thereby, the reliability of the EL display device is improved.

【0227】以上のように本実施例のEL表示パネルは
図19のような構造の画素からなる画素部を有し、オフ
電流値の十分に低いスイッチング用TFTと、ホットキ
ャリア注入に強い電流制御用TFTとを有する。従っ
て、高い信頼性を有し、且つ、良好な画像表示が可能な
EL表示パネルが得られる。
As described above, the EL display panel of this embodiment has a pixel portion composed of pixels having a structure as shown in FIG. 19, a switching TFT having a sufficiently low off-state current value, and a current control resistant to hot carrier injection. TFT. Therefore, an EL display panel having high reliability and capable of displaying a good image can be obtained.

【0228】なお、本実施例の構成は、実施例1〜3構
成と自由に組み合わせて実施することが可能である。ま
た、実施例7の電子機器の表示部として本実施例のEL
表示パネルを用いることは有効である。
The structure of this embodiment can be implemented by freely combining with the structures of Embodiments 1 to 3. In addition, the display unit of the electronic device according to the seventh embodiment has
It is effective to use a display panel.

【0229】〔実施例11〕本実施例では、実施例10
に示した画素部において、EL素子3505の構造を反
転させた構造について説明する。説明には図21を用い
る。なお、図19の構造と異なる点はEL素子の部分と
電流制御用TFTだけであるので、その他の説明は省略
することとする。
[Embodiment 11] In this embodiment, the tenth embodiment will be described.
A structure in which the structure of the EL element 3505 is inverted in the pixel portion shown in FIG. FIG. 21 is used for the description. The structure of FIG. 19 differs from that of FIG. 19 only in the EL element and the current controlling TFT.

【0230】図21において、電流制御用TFT350
3は本願発明のPTFTを用いて形成される。なお、図
21では実施例2のPTFTと同様の構成としている
が、実施例1や実施例3の構成としてもよい。
In FIG. 21, a current controlling TFT 350
3 is formed using the PTFT of the present invention. In FIG. 21, the configuration is the same as that of the PTFT of the second embodiment. However, the configuration of the first or third embodiment may be adopted.

【0231】本実施例では、画素電極(陽極)50とし
て透明導電膜を用いる。具体的には酸化インジウムと酸
化亜鉛との化合物でなる導電膜を用いる。勿論、酸化イ
ンジウムと酸化スズとの化合物でなる導電膜を用いても
良い。
In this embodiment, a transparent conductive film is used as the pixel electrode (anode) 50. Specifically, a conductive film formed using a compound of indium oxide and zinc oxide is used. Needless to say, a conductive film made of a compound of indium oxide and tin oxide may be used.

【0232】そして、絶縁膜でなるバンク51a、51b
が形成された後、溶液塗布によりポリビニルカルバゾー
ルでなる発光層52が形成される。その上にはカリウム
アセチルアセトネート(acacKと表記される)でな
る電子注入層53、アルミニウム合金でなる陰極54が
形成される。この場合、陰極54がパッシベーション膜
としても機能する。こうしてEL素子3701が形成さ
れる。
Then, the banks 51a and 51b made of an insulating film are used.
Is formed, a light emitting layer 52 made of polyvinyl carbazole is formed by applying a solution. An electron injection layer 53 made of potassium acetylacetonate (denoted as acacK) and a cathode made of an aluminum alloy are formed thereon. In this case, the cathode 54 also functions as a passivation film. Thus, an EL element 3701 is formed.

【0233】本実施例の場合、発光層52で発生した光
は、矢印で示されるようにTFTが形成された基板の方
に向かって放射される。
In the case of this embodiment, the light generated in the light emitting layer 52 is radiated toward the substrate on which the TFT is formed as indicated by the arrow.

【0234】なお、本実施例の構成は、実施例1〜3の
構成と自由に組み合わせて実施することが可能である。
また、実施例7の電子機器の表示部として本実施例のE
L表示パネルを用いることは有効である。
The structure of this embodiment can be implemented by freely combining with the structures of Embodiments 1 to 3.
In addition, the display unit of the electronic device of the seventh embodiment serves as the display unit of the present embodiment.
It is effective to use the L display panel.

【0235】〔実施例12〕本実施例では、図20Bに
示した回路図とは異なる構造の画素とした場合の例につ
いて図22A〜Cに示す。なお、本実施例において、3
801はスイッチング用TFT3802のソース配線、
3803はスイッチング用TFT3802のゲート配
線、3804は電流制御用TFT、3805はコンデン
サ、3806、3808は電流供給線、3807はEL
素子とする。
[Embodiment 12] In this embodiment, FIGS. 22A to 22C show examples in which a pixel having a structure different from that of the circuit diagram shown in FIG. 20B is used. In this embodiment, 3
801 is a source wiring of the switching TFT 3802,
Reference numeral 3803 denotes a gate wiring of a switching TFT 3802, 3804 denotes a current control TFT, 3805 denotes a capacitor, 3806, 3808 denotes a current supply line, and 3807 denotes an EL.
Element.

【0236】図22Aは、二つの画素間で電流供給線3
806を共通とした場合の例である。即ち、二つの画素
が電流供給線3806を中心に線対称となるように形成
されている点に特徴がある。この場合、電源供給線の本
数を減らすことができるため、画素部をさらに高精細化
することができる。
FIG. 22A shows current supply line 3 between two pixels.
This is an example in the case where 806 is common. That is, the feature is that two pixels are formed to be line-symmetric with respect to the current supply line 3806. In this case, the number of power supply lines can be reduced, so that the pixel portion can have higher definition.

【0237】また、図22Bは、電流供給線3808を
ゲート配線3803と平行に設けた場合の例である。な
お、図22Bでは電流供給線3808とゲート配線38
03とが重ならないように設けた構造となっているが、
両者が異なる層に形成される配線であれば、絶縁膜を介
して重なるように設けることもできる。この場合、電源
供給線3808とゲート配線3803とで専有面積を共
有させることができるため、画素部をさらに高精細化す
ることができる。
FIG. 22B shows an example in which the current supply line 3808 is provided in parallel with the gate wiring 3803. 22B, the current supply line 3808 and the gate wiring 38
03 is provided so as not to overlap,
If the wirings are formed in different layers, they can be provided so as to overlap with each other via an insulating film. In this case, since the power supply line 3808 and the gate wiring 3803 can share an occupied area, the pixel portion can have higher definition.

【0238】また、図22Cは、図22Bの構造と同様
に電流供給線3808をゲート配線3803と平行に設
け、さらに、二つの画素を電流供給線3808を中心に
線対称となるように形成する点に特徴がある。また、電
流供給線3808をゲート配線3803のいずれか一方
と重なるように設けることも有効である。この場合、電
源供給線の本数を減らすことができるため、画素部をさ
らに高精細化することができる。
In FIG. 22C, similarly to the structure of FIG. 22B, a current supply line 3808 is provided in parallel with the gate wiring 3803, and two pixels are formed so as to be line-symmetric with respect to the current supply line 3808. There is a feature in the point. It is also effective to provide the current supply line 3808 so as to overlap with one of the gate wirings 3803. In this case, the number of power supply lines can be reduced, so that the pixel portion can have higher definition.

【0239】なお、本実施例の構成は、実施例1〜3、
8または9の構成と自由に組み合わせて実施することが
可能である。また、実施例7の電子機器の表示部として
本実施例の画素構造を有するEL表示パネルを用いるこ
とは有効である。
The structure of this embodiment is similar to those of Embodiments 1 to 3,
It can be implemented in any combination with the configuration of 8 or 9. In addition, it is effective to use an EL display panel having the pixel structure of this embodiment as a display portion of the electronic device of Embodiment 7.

【0240】[実施例13]実施例10に示した図20
A、20Bでは電流制御用TFT3503のゲートにか
かる電圧を保持するためにコンデンサ3504を設ける
構造としているが、コンデンサ3504を省略すること
も可能である。実施例10の場合、電流制御用TFT3
503として実施例2と同様の構成のNTFTを用いて
いるため、ゲート絶縁膜を介してゲート電極に重なるよ
うに設けられたLDD領域を有している。この重なり合
った領域には一般的にゲート容量と呼ばれる寄生容量が
形成されるが、本実施例ではこの寄生容量をコンデンサ
3504の代わりとして積極的に用いる点に特徴があ
る。
[Embodiment 13] FIG. 20 shown in Embodiment 10
In A and 20B, the capacitor 3504 is provided to hold the voltage applied to the gate of the current controlling TFT 3503, but the capacitor 3504 may be omitted. In the case of Embodiment 10, the current controlling TFT 3
Since an NTFT having the same configuration as that of the second embodiment is used as the reference numeral 503, an LDD region provided so as to overlap the gate electrode via the gate insulating film is provided. A parasitic capacitance generally called a gate capacitance is formed in the overlapped region. The present embodiment is characterized in that this parasitic capacitance is actively used instead of the capacitor 3504.

【0241】この寄生容量のキャパシタンスは、上記ゲ
ート電極とLDD領域とが重なり合った面積によって変
化するため、その重なり合った領域に含まれるLDD領
域の長さによって決まる。
Since the capacitance of the parasitic capacitance changes depending on the area where the gate electrode and the LDD region overlap, it is determined by the length of the LDD region included in the overlapping region.

【0242】また、実施例12に示した図22A,B,
Cの構造においても同様に、コンデンサ3805を省略
することは可能である。
In addition, FIGS.
Similarly, in the structure of C, the capacitor 3805 can be omitted.

【0243】なお、本実施例の構成は、実施例1〜3、
8〜12の構成と自由に組み合わせて実施することが可
能である。また、実施例7の電子機器の表示部として本
実施例の画素構造を有するEL表示パネルを用いること
は有効である。
The structure of this embodiment is similar to those of Embodiments 1 to 3,
The present invention can be implemented by freely combining with the configurations of 8 to 12. In addition, it is effective to use an EL display panel having the pixel structure of this embodiment as a display portion of the electronic device of Embodiment 7.

【0244】〔実施例14〕本願発明を実施して形成さ
れたCMOS回路や画素部は様々な表示装置(アクティ
ブマトリクス型の液晶表示装置、アクティブマトリクス
型のEL表示装置、アクティブマトリクス型のEC表示
装置)に用いることができる。即ち、それら表示装置を
表示部に組み込んだ電子機器全てに本願発明を実施でき
る。
[Embodiment 14] A CMOS circuit and a pixel portion formed by carrying out the present invention can be applied to various display devices (an active matrix type liquid crystal display device, an active matrix type EL display device, an active matrix type EC display). Device). That is, the invention of the present application can be applied to all electronic devices in which these display devices are incorporated in the display unit.

【0245】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、プロジェクター(リア型またはフ
ロント型)、ヘッドマウントディスプレイ(ゴーグル型
ディスプレイ)、カーナビゲーション、カーステレオ、
パーソナルコンピュータ、携帯情報端末(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23、図24及び図25に示す。
Such electronic devices include a video camera, a digital camera, a projector (rear or front type), a head mounted display (goggle type display), a car navigation, a car stereo,
Examples include a personal computer and a portable information terminal (a mobile computer, a mobile phone, an electronic book, or the like). Examples of these are shown in FIGS. 23, 24 and 25.

【0246】図23(A)はパーソナルコンピュータで
あり、本体2001、画像入力部2002、表示部20
03、キーボード2004等を含む。本発明を画像入力
部2002、表示部2003やその他の信号制御回路に
適用することができる。
FIG. 23A shows a personal computer, which includes a main body 2001, an image input section 2002, and a display section 20.
03, a keyboard 2004 and the like. The present invention can be applied to the image input unit 2002, the display unit 2003, and other signal control circuits.

【0247】図23(B)はビデオカメラであり、本体
2101、表示部2102、音声入力部2103、操作
スイッチ2104、バッテリー2105、受像部210
6等を含む。本発明を表示部2102やその他の信号制
御回路に適用することができる。
FIG. 23B shows a video camera, which includes a main body 2101, a display portion 2102, an audio input portion 2103, operation switches 2104, a battery 2105, and an image receiving portion 210.
6 and so on. The present invention can be applied to the display portion 2102 and other signal control circuits.

【0248】図23(C)はモバイルコンピュータ(モ
ービルコンピュータ)であり、本体2201、カメラ部
2202、受像部2203、操作スイッチ2204、表
示部2205等を含む。本発明は表示部2205やその
他の信号制御回路に適用できる。
FIG. 23C shows a mobile computer (mobile computer), which includes a main body 2201, a camera section 2202, an image receiving section 2203, operation switches 2204, a display section 2205, and the like. The present invention can be applied to the display portion 2205 and other signal control circuits.

【0249】図23(D)はゴーグル型ディスプレイで
あり、本体2301、表示部2302、アーム部230
3等を含む。本発明は表示部2302やその他の信号制
御回路に適用することができる。
FIG. 23D shows a goggle type display, which includes a main body 2301, a display portion 2302, and an arm portion 230.
3 and so on. The present invention can be applied to the display portion 2302 and other signal control circuits.

【0250】図23(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2401、表示部2402、スピーカ部240
3、記録媒体2404、操作スイッチ2405等を含
む。なお、このプレーヤーは記録媒体としてDVD(D
igtial Versatile Disc)、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2402やその
他の信号制御回路に適用することができる。
FIG. 23E shows a player using a recording medium (hereinafter, referred to as a recording medium) on which a program is recorded, and includes a main body 2401, a display section 2402, and a speaker section 240.
3, a recording medium 2404, an operation switch 2405, and the like. This player uses a DVD (D
digital Versatile Disc), CD
And the like, it is possible to perform music appreciation, movie appreciation, games, and the Internet. The present invention can be applied to the display portion 2402 and other signal control circuits.

【0251】図23(F)はデジタルカメラであり、本
体2501、表示部2502、接眼部2503、操作ス
イッチ2504、受像部(図示しない)等を含む。本願
発明を表示部2502やその他の信号制御回路に適用す
ることができる。
FIG. 23F shows a digital camera, which includes a main body 2501, a display portion 2502, an eyepiece portion 2503, operation switches 2504, an image receiving portion (not shown), and the like. The present invention can be applied to the display portion 2502 and other signal control circuits.

【0252】図24(A)はフロント型プロジェクター
であり、投射装置2601、スクリーン2602等を含
む。本発明は投射装置2601の一部を構成する液晶表
示装置2808やその他の信号制御回路に適用すること
ができる。
FIG. 24A shows a front type projector, which includes a projection device 2601, a screen 2602, and the like. The present invention can be applied to the liquid crystal display device 2808 forming a part of the projection device 2601 and other signal control circuits.

【0253】図24(B)はリア型プロジェクターであ
り、本体2701、投射装置2702、ミラー270
3、スクリーン2704等を含む。本発明は投射装置2
702の一部を構成する液晶表示装置2808やその他
の信号制御回路に適用することができる。
FIG. 24B shows a rear type projector, which includes a main body 2701, a projection device 2702, and a mirror 270.
3, including a screen 2704 and the like. The present invention relates to a projection device 2
The present invention can be applied to the liquid crystal display device 2808 forming a part of the signal control circuit 702 and other signal control circuits.

【0254】なお、図24(C)は、図24(A)及び
図24(B)中における投射装置2601、2702の
構造の一例を示した図である。投射装置2601、27
02は、光源光学系2801、ミラー2802、280
4〜2806、ダイクロイックミラー2803、プリズ
ム2807、液晶表示装置2808、位相差板280
9、投射光学系2810で構成される。投射光学系28
10は、投射レンズを含む光学系で構成される。本実施
例は三板式の例を示したが、特に限定されず、例えば単
板式であってもよい。また、図24(C)中において矢
印で示した光路に実施者が適宜、光学レンズや、偏光機
能を有するフィルムや、位相差を調節するためのフィル
ム、IRフィルム等の光学系を設けてもよい。
FIG. 24C is a diagram showing an example of the structure of the projection devices 2601 and 2702 in FIGS. 24A and 24B. Projection devices 2601, 27
02 denotes a light source optical system 2801, mirrors 2802, 280
4 to 2806, dichroic mirror 2803, prism 2807, liquid crystal display device 2808, retardation plate 280
9. The projection optical system 2810. Projection optical system 28
Reference numeral 10 denotes an optical system including a projection lens. In the present embodiment, an example of a three-plate type is shown, but there is no particular limitation, and for example, a single-plate type may be used. In addition, the practitioner may appropriately provide an optical system such as an optical lens, a film having a polarizing function, a film for adjusting a phase difference, and an IR film in an optical path indicated by an arrow in FIG. Good.

【0255】また、図24(D)は、図24(C)中に
おける光源光学系2801の構造の一例を示した図であ
る。本実施例では、光源光学系2801は、リフレクタ
ー2811、光源2812、レンズアレイ2813、2
814、偏光変換素子2815、集光レンズ2816で
構成される。なお、図24(D)に示した光源光学系は
一例であって特に限定されない。例えば、光源光学系に
実施者が適宜、光学レンズや、偏光機能を有するフィル
ムや、位相差を調節するフィルム、IRフィルム等の光
学系を設けてもよい。
FIG. 24D is a diagram showing an example of the structure of the light source optical system 2801 in FIG. In this embodiment, the light source optical system 2801 includes a reflector 2811, a light source 2812, a lens array 2813,
814, a polarization conversion element 2815, and a condenser lens 2816. Note that the light source optical system shown in FIG. 24D is an example and is not particularly limited. For example, a practitioner may appropriately provide an optical system such as an optical lens, a film having a polarizing function, a film for adjusting a phase difference, and an IR film in the light source optical system.

【0256】ただし、図24に示したプロジェクターに
おいては、透過型の表示装置を用いた場合を示してお
り、反射型の表示装置及びEL表示装置での適用例は図
示していない。
However, in the projector shown in FIG. 24, a case where a transmissive display device is used is shown, and examples of application to a reflective display device and an EL display device are not shown.

【0257】図25(A)は携帯電話であり、本体29
01、音声出力部2902、音声入力部2903、表示
部2904、操作スイッチ2905、アンテナ2906
等を含む。本願発明を音声出力部2902、音声入力部
2903、表示部2904やその他の信号制御回路に適
用することができる。
FIG. 25A shows a mobile phone,
01, audio output unit 2902, audio input unit 2903, display unit 2904, operation switch 2905, antenna 2906
And so on. The present invention can be applied to the audio output unit 2902, the audio input unit 2903, the display unit 2904, and other signal control circuits.

【0258】図25(B)は携帯書籍(電子書籍)であ
り、本体3001、表示部3002、3003、記憶媒
体3004、操作スイッチ3005、アンテナ3006
等を含む。本発明は表示部3002、3003やその他
の信号回路に適用することができる。
FIG. 25B shows a portable book (electronic book), which includes a main body 3001, display portions 3002 and 3003, a storage medium 3004, operation switches 3005, and an antenna 3006.
And so on. The present invention can be applied to the display units 3002 and 3003 and other signal circuits.

【0259】図25(C)はディスプレイであり、本体
3101、支持台3102、表示部3103等を含む。
本発明は表示部3103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。
FIG. 25C shows a display, which includes a main body 3101, a support 3102, a display portion 3103, and the like.
The present invention can be applied to the display portion 3103. 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 (particularly 30 inches or more).

【0260】以上の様に、本願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。また、本実施例の電子機器は実施例1〜6、8〜
13のどのような組み合わせからなる構成を用いても実
現することができる。
As described above, the applicable range of the present invention is extremely wide, and can be applied to electronic devices in all fields. In addition, the electronic apparatus according to the present embodiment includes the first to sixth and eighth to
The present invention can be realized by using any combination of the thirteen combinations.

【0261】[0261]

【発明の効果】本発明は、結晶化促進元素を用いて半導
体膜を結晶化する、または結晶性を高める技術を用いる
にあたって、被ゲッタリング領域に接してゲッタリング
領域を設けたため、結晶化促進元素除去工程を時短化で
き、結晶化促進元素除去工程を効率良く行うことが可能
になる。また、結晶化促進元素除去工程のプロセス温度
を600℃より低い温度で行うことが可能なため、ガラ
ス基板を使用することが十分可能である。
According to the present invention, when a semiconductor film is crystallized by using a crystallization promoting element or a technique for improving crystallinity is used, a gettering region is provided in contact with a gettering region. The element removal step can be shortened, and the crystallization promoting element removal step can be performed efficiently. Further, since the process temperature of the crystallization accelerating element removing step can be performed at a temperature lower than 600 ° C., it is sufficiently possible to use a glass substrate.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 結晶化促進元素除去の模式図FIG. 1 is a schematic view of removing a crystallization promoting element.

【図2】 従来の結晶化促進元素除去の模式図FIG. 2 is a schematic view of conventional removal of a crystallization promoting element.

【図3】 実施形態1の作製工程を示す断面図FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating a manufacturing process of Embodiment 1.

【図4】 実施形態2の作製工程を示す断面図FIG. 4 is a cross-sectional view illustrating a manufacturing process of Embodiment 2.

【図5】 実施形態3の作製工程を示す断面図FIG. 5 is a cross-sectional view illustrating a manufacturing process of Embodiment 3.

【図6】 実施形態4の作製工程を示す断面図FIG. 6 is a cross-sectional view illustrating a manufacturing process of Embodiment 4.

【図7】 実施例1のCMOS回路の平面図。FIG. 7 is a plan view of the CMOS circuit according to the first embodiment.

【図8】 実施例1のTFTの作製工程を示す断面図FIG. 8 is a cross-sectional view illustrating a manufacturing process of the TFT of Example 1.

【図9】 実施例1のTFTの作製工程を示す断面図FIG. 9 is a cross-sectional view illustrating a manufacturing process of the TFT of Example 1.

【図10】 実施例2のTFTの作製工程を示す断面図FIG. 10 is a cross-sectional view illustrating a manufacturing process of the TFT of Example 2.

【図11】 実施例3のTFTの作製工程を示す断面図FIG. 11 is a cross-sectional view illustrating a manufacturing process of the TFT of Example 3.

【図12】 実施例4のアクティブマトリクス基板の斜
視図
FIG. 12 is a perspective view of an active matrix substrate according to a fourth embodiment.

【図13】 画素部、CMOS回路の上面図FIG. 13 is a top view of a pixel portion and a CMOS circuit.

【図14】 アクティブマトリクス基板の断面図FIG. 14 is a cross-sectional view of an active matrix substrate.

【図15】 実施例5の液晶表示装置の外観斜視図FIG. 15 is an external perspective view of a liquid crystal display device according to a fifth embodiment.

【図16】 反強誘電性混合液晶の光透過率特性の一例
を示す図
FIG. 16 is a diagram showing an example of light transmittance characteristics of an antiferroelectric mixed liquid crystal.

【図17】 実施例8のEL表示装置の上面図および断
面図
FIG. 17 is a top view and a cross-sectional view of an EL display device according to an eighth embodiment.

【図18】 実施例9のEL表示装置の上面図および断
面図
FIG. 18 is a top view and a cross-sectional view of an EL display device according to a ninth embodiment.

【図19】 実施例10のEL表示装置の断面図FIG. 19 is a sectional view of an EL display device according to a tenth embodiment.

【図20】 実施例10のEL表示装置の上面図および
回路図
FIG. 20 is a top view and a circuit diagram of an EL display device according to a tenth embodiment.

【図21】 実施例11のEL表示装置の断面図FIG. 21 is a sectional view of an EL display device according to an eleventh embodiment.

【図22】 実施例12のEL表示装置の回路図FIG. 22 is a circuit diagram of an EL display device according to a twelfth embodiment.

【図23】 実施例14の電子機器の構成図FIG. 23 is a configuration diagram of an electronic apparatus according to a fourteenth embodiment.

【図24】 実施例14の電子機器の構成図FIG. 24 is a configuration diagram of an electronic apparatus according to a fourteenth embodiment.

【図25】 実施例14の電子機器の構成図FIG. 25 is a configuration diagram of an electronic apparatus according to a fourteenth embodiment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

100 基板 102 非晶質シリコン膜 104 Ni膜 106 結晶質シリコン膜 108、109 半導体層 Reference Signs List 100 substrate 102 amorphous silicon film 104 Ni film 106 crystalline silicon film 108, 109 semiconductor layer

Claims (13)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 半導体装置の作製方法であって、半導体
膜を形成する工程Aと、前記半導体膜に結晶化を促進す
る元素を導入する工程Bと、前記結晶化を促進する元素
を導入した後、前記半導体膜を結晶化する工程Cと、結
晶化された半導体膜に選択的に15族元素を添加する工
程Dと、前記15族元素を添加した後、前記半導体膜を
加熱処理する工程Eと、前記半導体膜をパターニングし
て島状半導体層を形成する工程Fと、を有し、前記パタ
ーニングは、前記15族元素が添加された領域がソース
領域およびドレイン領域となるように、かつ前記15族
元素が添加されなかった領域がチャネル形成領域又はチ
ャネル形成領域と低濃度不純物領域となるように行われ
ることを特徴とする半導体装置の作製方法。
1. A method for manufacturing a semiconductor device, comprising: a step A of forming a semiconductor film; a step B of introducing an element that promotes crystallization into the semiconductor film; and a step of introducing the element that promotes crystallization. Thereafter, a step C of crystallizing the semiconductor film, a step D of selectively adding a group 15 element to the crystallized semiconductor film, and a step of heat-treating the semiconductor film after adding the group 15 element E, and a step F of patterning the semiconductor film to form an island-shaped semiconductor layer, wherein the patterning is performed such that the region to which the group 15 element is added becomes a source region and a drain region, and A method for manufacturing a semiconductor device, which is performed so that a region to which the Group 15 element is not added becomes a channel formation region or a channel formation region and a low-concentration impurity region.
【請求項2】 半導体装置の作製方法であって、半導体
膜を形成する工程Aと、前記半導体膜に結晶化を促進す
る元素を導入する工程Bと、前記結晶化を促進する元素
を導入した後、前記半導体膜を結晶化する工程Cと、結
晶化された半導体膜に選択的に15族元素を添加する工
程Dと、前記15族元素を添加した後、前記半導体膜を
加熱処理する工程Eと、前記半導体膜をパターニングし
て島状半導体層を形成する工程Fと、前記島状半導体層
に接してゲート絶縁膜を形成する工程Gと、前記島状半
導体層の前記15族元素が添加されていない領域上に前
記ゲート絶縁膜を介してゲート電極を形成する工程H
と、を有することを特徴とする半導体装置の作製方法。
2. A method for manufacturing a semiconductor device, comprising: a step A of forming a semiconductor film; a step B of introducing an element that promotes crystallization into the semiconductor film; and a step of introducing the element that promotes crystallization. Thereafter, a step C of crystallizing the semiconductor film, a step D of selectively adding a group 15 element to the crystallized semiconductor film, and a step of heat-treating the semiconductor film after adding the group 15 element E, a step F of patterning the semiconductor film to form an island-like semiconductor layer, a step G of forming a gate insulating film in contact with the island-like semiconductor layer, and a step 15 of the island-like semiconductor layer. Step H of forming a gate electrode on the non-added region via the gate insulating film
And a method for manufacturing a semiconductor device.
【請求項3】 半導体装置の作製方法であって、半導体
膜を形成する工程Aと、前記半導体膜に結晶化を促進す
る元素を導入する工程Bと、前記結晶化を促進する元素
を導入した後、前記半導体膜を結晶化する工程Cと、前
記結晶化された半導体膜のソース領域となる領域及びド
レイン領域となる領域を含み、かつチャネル形成領域と
なる領域又はチャネル形成領域と低濃度不純物領域とな
る領域を含まない領域に15族元素を添加する工程D
と、前記15族元素を添加した領域に前記結晶化を促進
する元素をゲッタリングする工程Eと、前記半導体膜を
パターニングして島状半導体層を形成する工程Fと、前
記島状半導体層に接してゲート絶縁膜を形成する工程G
と、前記島状半導体層の前記チャネル形成領域となる領
域上に前記ゲート絶縁膜を介してゲート電極を形成する
工程Hと、を有することを特徴とする半導体装置の作製
方法。
3. A method for manufacturing a semiconductor device, comprising: a step A of forming a semiconductor film; a step B of introducing an element that promotes crystallization into the semiconductor film; and a step of introducing the element that promotes crystallization. Then, a step C of crystallizing the semiconductor film, and a region including a region serving as a source region and a region serving as a drain region of the crystallized semiconductor film, and a region forming a channel formation region or a low concentration impurity Step D of adding a Group 15 element to a region not including a region to be a region
A step E of gettering the crystallization-promoting element in a region to which the group 15 element is added, a step F of patterning the semiconductor film to form an island-like semiconductor layer, Step G of contacting and forming a gate insulating film
And a step H of forming a gate electrode over a region of the island-shaped semiconductor layer to be the channel formation region with the gate insulating film interposed therebetween.
【請求項4】 半導体装置の作製方法であって、半導体
膜を形成する工程Aと、前記半導体膜に結晶化を促進す
る元素を導入する工程Bと、前記結晶化を促進する元素
を導入した後、前記半導体膜を結晶化する工程Cと、前
記結晶化された半導体膜に選択的に15族元素を添加す
る工程Dと、前記15族元素を添加した後、前記半導体
膜を加熱処理する工程Eと、前記半導体膜をパターニン
グして島状半導体層を形成する工程Fと、前記島状半導
体層に接してゲート絶縁膜を形成する工程Gと、前記島
状半導体層の前記15族元素が添加されていない領域の
一部の上に前記ゲート絶縁膜を介してゲート電極を形成
する工程Hと、前記ゲート電極をマスクとして不純物元
素を添加する工程Iと、を有することを特徴とする半導
体装置の作製方法。
4. A method for manufacturing a semiconductor device, comprising: a step A of forming a semiconductor film; a step B of introducing an element that promotes crystallization to the semiconductor film; and a step of introducing the element that promotes crystallization. Thereafter, a step C of crystallizing the semiconductor film, a step D of selectively adding a Group 15 element to the crystallized semiconductor film, and a heat treatment of the semiconductor film after the addition of the Group 15 element A step E, a step F of patterning the semiconductor film to form an island-shaped semiconductor layer, a step G of forming a gate insulating film in contact with the island-shaped semiconductor layer, and a group 15 element of the island-shaped semiconductor layer A step H of forming a gate electrode on a part of the region where no is added via the gate insulating film, and a step I of adding an impurity element using the gate electrode as a mask. A method for manufacturing a semiconductor device.
【請求項5】 請求項1乃至4のいずれか1項に記載の
工程Dにおいて、前記15族元素に加えて13族元素を
添加することを特徴とする半導体装置の作製方法。
5. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein a group 13 element is added in addition to the group 15 element in the step D according to claim 1.
【請求項6】 請求項1乃至5のいずれか1項に記載の
工程Cおいて、前記半導体膜を450〜650℃に加熱
することを特徴とする半導体装置の作製方法。
6. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the semiconductor film is heated to 450 to 650 ° C. in the step C according to claim 1.
【請求項7】 請求項1乃至6のいずれか1項に記載の
工程Eおいて、前記半導体膜を500〜850℃に加熱
することを特徴とする半導体装置の作製方法。
7. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the semiconductor film is heated to 500 to 850 ° C. in the step E according to claim 1.
【請求項8】 請求項1乃至7のいずれか1項に記載の
工程Aにおいて、前記半導体膜は、減圧CVD法で成膜
された非晶質シリコン膜であることを特徴とする半導体
装置の作製方法。
8. The semiconductor device according to claim 1, wherein in the step A, the semiconductor film is an amorphous silicon film formed by a low-pressure CVD method. Production method.
【請求項9】 請求項1乃至8のいずれか1項に記載の
工程Bにおいて、前記結晶化を促進する元素として、N
i、Fe、Co、Ru、Rh、Pd、Os、Ir、P
t、Cu、Au、Geから選ばれた1種又は複数種の元
素を用いることを特徴とする半導体装置の作製方法。
9. The process B according to claim 1, wherein N is used as the element for promoting crystallization.
i, Fe, Co, Ru, Rh, Pd, Os, Ir, P
A method for manufacturing a semiconductor device, comprising using one or more kinds of elements selected from t, Cu, Au, and Ge.
【請求項10】 請求項1乃至9のいずれか1項に記載
の作製方法を用いて作製されたアクティブマトリクス型
表示装置。
10. An active matrix display device manufactured by using the manufacturing method according to claim 1.
【請求項11】 請求項10記載のアクティブマトリク
ス型表示装置を備えた電子機器。
11. An electronic apparatus comprising the active matrix display device according to claim 10.
【請求項12】 請求項1乃至9のいずれか1項に記載
の作製方法を用いて作製されたEL表示装置。
12. An EL display device manufactured by using the manufacturing method according to claim 1.
【請求項13】 請求項12記載のEL表示装置を備え
た電子機器。
13. An electronic apparatus comprising the EL display device according to claim 12.
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