JP2001196590A - Manufacturing method of semiconductor device - Google Patents

Manufacturing method of semiconductor device

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JP2001196590A
JP2001196590A JP2000002019A JP2000002019A JP2001196590A JP 2001196590 A JP2001196590 A JP 2001196590A JP 2000002019 A JP2000002019 A JP 2000002019A JP 2000002019 A JP2000002019 A JP 2000002019A JP 2001196590 A JP2001196590 A JP 2001196590A
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semiconductor film
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康行 荒井
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To solve the problem that a large number of unpaired bonding hands are formed at crystal grain boundaries, when a crystalline semiconductor film composed of crystal grains is low in orientation properties, and the crystal semiconductor film is deteriorated in carrier (electron, hole) transfer properties. SOLUTION: This manufacturing method comprises a first process in which the surface of a substrate is exposed to a plasma atmosphere that contains halogen, a second process in which an amorphous semiconductor film is formed on the substrate, a third process in which a layer that contains a catalytic element which promotes the crystallization of the amorphous semiconductor film is formed on the amorphous semiconductor film, a fourth process in which the amorphous semiconductor film is turned into a crystalline semiconductor film through a first thermal treatment, a fifth process in which the crystalline semiconductor film is selectively removed into inland-like crystalline semiconductor films, a sixth process in which a gate insulating film is formed on the island- like crystalline semiconductor films, and a seventh process in which the substrate is subjected to a second thermal treatment in an oxidizing atmosphere after the sixth process.

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】本願発明は絶縁表面を有する
基板上に薄膜トランジスタ(以下、TFTという)で構
成された回路を有する半導体装置およびその作製方法に
関する。とくに本発明は、画素回路とその周辺に設けら
れる制御回路を同一基板上に設けた液晶表示装置に代表
される電気光学装置、および電気光学装置を搭載した電
子機器に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device having a circuit formed of a thin film transistor (hereinafter, referred to as TFT) on a substrate having an insulating surface and a method for manufacturing the same. In particular, the present invention relates to an electro-optical device typified by a liquid crystal display device in which a pixel circuit and a control circuit provided therearound are provided on the same substrate, and an electronic apparatus equipped with the electro-optical device.

【0002】[0002]

【従来の技術】薄膜トランジスタ(以下、TFTと記
す)は、基板上に形成した半導体膜を用いて作製するこ
とができる。TFTは能動素子として各種集積回路を形
成することが可能である。特にアクティブマトリクス型
の液晶表示装置の画素部に設けるスイッチング素子や、
或いは画素部の周辺に設けられる駆動回路を形成する素
子として利用することができる。
2. Description of the Related Art A thin film transistor (hereinafter, referred to as TFT) can be manufactured using a semiconductor film formed on a substrate. TFTs can form various integrated circuits as active elements. In particular, a switching element provided in a pixel portion of an active matrix type liquid crystal display device,
Alternatively, it can be used as an element for forming a driving circuit provided around the pixel portion.

【0003】半導体膜として非晶質シリコン膜を用いた
TFTはプロセス温度が低く生産が容易であるが、電気
的特性が低いという欠点がある。そのために各画素に設
けるスイッチング素子としては利用できるが、駆動回路
まで形成することは出来なかった。しかし、結晶構造を
有する半導体膜(以下、結晶質半導体膜と記す)でTF
Tを形成すると電気的特性を高めることができることが
知られている。結晶質半導体膜の代表例として結晶構造
を有するシリコン膜は多結晶シリコン膜、ポリシリコン
膜、微結晶シリコン膜などとしても知られているが、T
FTの技術分野では非晶質シリコン膜を光や熱エネルギ
ーによって結晶化させた結晶質シリコン膜が多くの場合
用いられている。
A TFT using an amorphous silicon film as a semiconductor film has a low process temperature and is easy to produce, but has a drawback of low electrical characteristics. Therefore, it can be used as a switching element provided in each pixel, but it has not been possible to form a drive circuit. However, a semiconductor film having a crystalline structure (hereinafter, referred to as a crystalline semiconductor film) has a TF
It is known that the electrical characteristics can be enhanced by forming T. A silicon film having a crystal structure as a typical example of a crystalline semiconductor film is also known as a polycrystalline silicon film, a polysilicon film, a microcrystalline silicon film, or the like.
In the technical field of FT, a crystalline silicon film obtained by crystallizing an amorphous silicon film by light or thermal energy is used in many cases.

【0004】しかし、熱エネルギーを用いる熱結晶法は
600℃以上の温度で熱処理する必要があり、処理時間
も10時間程度を要するものである。従って、生産性を
低下させてしまう問題がある。一方、光エネルギーを用
いる結晶化技術はエキシマレーザー光やYAGレーザー
光を用いたレーザー結晶化法が知られているが、熱結晶
化法で作製したTFTと比較して電気的特性が劣るとい
う問題がある。
However, the thermal crystallization method using thermal energy requires a heat treatment at a temperature of 600 ° C. or higher, and requires a processing time of about 10 hours. Therefore, there is a problem that productivity is reduced. On the other hand, as a crystallization technique using light energy, a laser crystallization method using an excimer laser beam or a YAG laser beam is known, but the electrical characteristics are inferior to those of a TFT manufactured by a thermal crystallization method. There is.

【0005】また、結晶質半導体膜を、触媒元素を用い
た熱結晶化法により形成する技術が知られている。例え
ば、特開平7−130652号公報、特開平8−783
29号公報などで開示された技術を用いることができ
る。触媒元素を用いた熱結晶化法によれば非晶質シリコ
ン膜にニッケルなどの触媒元素を導入し、550℃、4
時間の熱処理により結晶質シリコン膜を形成することが
できる。
Further, a technique for forming a crystalline semiconductor film by a thermal crystallization method using a catalytic element is known. For example, JP-A-7-130652, JP-A-8-783
The technology disclosed in Japanese Patent Publication No. 29 and the like can be used. According to the thermal crystallization method using a catalytic element, a catalytic element such as nickel is introduced into an amorphous silicon film, and a temperature of 550 ° C.
A crystalline silicon film can be formed by heat treatment for a long time.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】ガラスなどの基板上に
酸化シリコン、窒化シリコン、酸化窒化シリコンなどか
ら成る下地膜を形成し、その上に堆積した非晶質半導体
膜を熱結晶化法やレーザー結晶化法で結晶化して得られ
る結晶質半導体膜は、下地膜と半導体膜との界面エネル
ギーの大小関係の兼ね合いで<111>に優先的に配向
し、その他の方向にもランダムな方位を持った結晶粒が
多数存在してしまうことが電子線回折の解析から知られ
ている。一方、ニッケルなどの触媒元素を用いた熱結晶
化法で作製される結晶質半導体膜は、その結晶粒の大部
分は<110>に配向している。しかしながら前述のよ
うに下地膜と半導体膜との界面エネルギーとの兼ね合い
で<111>などのその他の配向が若干混在してしま
う。
A base film made of silicon oxide, silicon nitride, silicon oxynitride or the like is formed on a substrate such as glass, and an amorphous semiconductor film deposited thereon is subjected to a thermal crystallization method or a laser. The crystalline semiconductor film obtained by crystallization by the crystallization method is preferentially oriented to <111> according to the magnitude relationship of the interface energy between the base film and the semiconductor film, and has a random orientation in other directions. It is known from analysis of electron diffraction that many crystal grains exist. On the other hand, in a crystalline semiconductor film formed by a thermal crystallization method using a catalyst element such as nickel, most of the crystal grains are oriented in <110>. However, as described above, other orientations such as <111> are slightly mixed depending on the interface energy between the base film and the semiconductor film.

【0007】複数の結晶粒から成る結晶質半導体膜にお
いて配向性が低いと結晶粒界で不対結合手が多く形成さ
れ、結晶質半導体膜中のキャリア(電子・ホール)の輸
送特性を低下させる。即ち、キャリアが散乱されたりト
ラップされたりするため、このような結晶質半導体膜で
TFTを作製しても高い電界効果移動度を有するTFT
を作製することができない。また、結晶粒界はランダム
に存在するため、個々のTFTの電気的特性のバラツキ
の要因ともなる。
[0007] In a crystalline semiconductor film composed of a plurality of crystal grains, if the orientation is low, many dangling bonds are formed at the crystal grain boundaries, and the carrier (electron / hole) transport characteristics in the crystalline semiconductor film are degraded. . That is, since a carrier is scattered or trapped, a TFT having a high field-effect mobility even when a TFT is manufactured using such a crystalline semiconductor film.
Cannot be produced. In addition, since the crystal grain boundaries are present at random, they may cause variations in the electrical characteristics of individual TFTs.

【0008】本発明はこのような問題点を解決する手段
を提供することを目的とし、非晶質半導体膜を熱結晶化
法やレーザー結晶化法を用いて作製される結晶質半導体
膜の配向性を高めることを目的とする。さらに、そのよ
うな結晶質半導体膜を用いることでTFTの特性を向上
させ、特性バラツキを低減させることを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a means for solving the above-mentioned problems, and to provide an orientation of a crystalline semiconductor film formed by using an amorphous semiconductor film by a thermal crystallization method or a laser crystallization method. The purpose is to enhance the nature. Further, it is another object of the present invention to improve the characteristics of the TFT by using such a crystalline semiconductor film and reduce the variation in the characteristics.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明は、基板の表面を
ハロゲン元素を含むプラズマ雰囲気に晒す第1の工程
と、前記基板上に非晶質半導体膜を形成する第2の工程
と、前記非晶質半導体膜上に該非晶質半導体膜の結晶化
を助長する触媒元素が含有する層を形成する第3の工程
と、前記非晶質半導体膜を第1の加熱処理により結晶質
半導体膜を形成する第4の工程と、前記結晶質半導体膜
を選択的に除去して島状の結晶質半導体膜を形成する第
5の工程と、前記島状の結晶質半導体膜上にゲート絶縁
膜を形成する第6の工程と、前記第6の工程の後にハロ
ゲンを含む酸化雰囲気中で第2の加熱処理を行う第7の
工程とを有することを特徴とする。
According to the present invention, a first step of exposing a surface of a substrate to a plasma atmosphere containing a halogen element, a second step of forming an amorphous semiconductor film on the substrate, A third step of forming a layer containing a catalytic element that promotes crystallization of the amorphous semiconductor film on the amorphous semiconductor film, and forming the crystalline semiconductor film by performing a first heat treatment on the amorphous semiconductor film. Forming a crystalline semiconductor film, selectively removing the crystalline semiconductor film to form an island-shaped crystalline semiconductor film, and forming a gate insulating film on the island-shaped crystalline semiconductor film. And a seventh step of performing a second heat treatment in an oxidizing atmosphere containing halogen after the sixth step.

【0010】また、基板の表面をハロゲン元素を含むプ
ラズマ雰囲気に晒す第1の工程と、前記基板上に非晶質
半導体膜を形成する第2の工程と、前記非晶質半導体膜
上に選択的に第1の絶縁膜を形成する第3の工程と、前
記非晶質半導体膜上に該非晶質半導体膜の結晶化を助長
する触媒元素を含有する層を形成する第4の工程と、前
記非晶質半導体膜を第1の加熱処理により結晶質半導体
膜を形成する第5の工程と、前記第1の絶縁膜を除去す
る第6の工程と、前記結晶質半導体膜を選択的に除去し
て島状の結晶質半導体膜を形成する第7の工程と、前記
島状の結晶質半導体膜上にゲート絶縁膜を形成する第8
の工程と、前記第8の工程の後にハロゲンを含む酸化雰
囲気中で第2の加熱処理を行う第9の工程とを有するこ
とを特徴とする。
A first step of exposing the surface of the substrate to a plasma atmosphere containing a halogen element; a second step of forming an amorphous semiconductor film on the substrate; A third step of forming a first insulating film, a fourth step of forming a layer containing a catalytic element that promotes crystallization of the amorphous semiconductor film on the amorphous semiconductor film, A fifth step of forming a crystalline semiconductor film by performing a first heat treatment on the amorphous semiconductor film, a sixth step of removing the first insulating film, and selectively removing the crystalline semiconductor film. A seventh step of forming an island-shaped crystalline semiconductor film by removing, and an eighth step of forming a gate insulating film on the island-shaped crystalline semiconductor film.
And a ninth step of performing a second heat treatment in an oxidizing atmosphere containing halogen after the eighth step.

【0011】[0011]

【発明の実施の形態】[実施形態1]図11(A)で示
すように、石英基板1101上もしくはその表面に形成
された下地膜に、ハロゲン原子を含む(本実施形態では
フッ素)プラズマ1103を晒し基板の表面をフッ素化
する。具体的には、フッ素またはフッ素ラジカルの雰囲
気中に表面を晒し、表面をフッ素でコーティングする。
ハロゲン元素としてはその他に塩素や臭素などを用いる
ことも可能である。
[Embodiment 1] As shown in FIG. 11A, a base film formed on a quartz substrate 1101 or on its surface contains a halogen atom (fluorine in this embodiment) 1103. To fluorinate the surface of the substrate. Specifically, the surface is exposed to an atmosphere of fluorine or fluorine radicals, and the surface is coated with fluorine.
As the halogen element, chlorine, bromine, and the like can be used.

【0012】例えば、四フッ化珪素(SiF4)または
三フッ化窒素(NF3)を導入しプラズマ化してフッ素
原子またはフッ素ラジカルを生成させる。その手段とし
て、例えばプラズマCVD装置を適用することができ
る。プラズマCVD装置には、容量結合型または誘導結
合型のものをはじめ、ECR(電子サイクロトン共鳴)
プラズマCVD装置やマイクロ波CVD装置などいずれ
の形式の装置を適用しても良い。特に、ECRプラズマ
やマイクロ波プラズマはガスの分解効率が高いので、フ
ッ素ラジカルを効率良く生成することができる。
For example, silicon tetrafluoride (SiF 4 ) or nitrogen trifluoride (NF 3 ) is introduced and turned into plasma to generate fluorine atoms or fluorine radicals. As the means, for example, a plasma CVD apparatus can be applied. Plasma CVD devices include capacitively coupled or inductively coupled plasma CVD devices and ECR (Electron Cycloton Resonance).
Any type of device such as a plasma CVD device or a microwave CVD device may be applied. In particular, since ECR plasma and microwave plasma have high gas decomposition efficiency, fluorine radicals can be efficiently generated.

【0013】フッ素化を行った基板表面1102に、2
0〜100nm(好ましくは40〜80nm)の厚さの
非晶質構造を含む半導体膜1104を減圧熱CVD法、
プラズマCVD法またはスパッタ法で形成する(図11
(B))。非晶質構造を含む半導体膜としては、非晶質
半導体膜、微結晶半導体膜があり、さらに非晶質シリコ
ンゲルマニウム膜などの非晶質構造を含む化合物半導体
膜も含まれる。例えば、プラズマCVD法でSiH4
たはSiH4とH2から作製される非晶質シリコン膜を5
5nmの厚さで形成する。或いは、減圧CVD法でSi2
6から非晶質シリコン膜を55nmの厚さで形成しても
良い。さらに、基板上に下地膜と非晶質シリコン膜とを
大気解放しないで連続的に形成することも有効である。
The surface of the fluorinated substrate 1102 is
A semiconductor film 1104 having an amorphous structure with a thickness of 0 to 100 nm (preferably 40 to 80 nm) is formed by a low pressure thermal CVD method.
It is formed by a plasma CVD method or a sputtering method (FIG. 11).
(B)). The semiconductor film having an amorphous structure includes an amorphous semiconductor film and a microcrystalline semiconductor film, and further includes a compound semiconductor film having an amorphous structure such as an amorphous silicon germanium film. For example, an amorphous silicon film made of SiH 4 or SiH 4 and H 2 by plasma CVD
It is formed with a thickness of 5 nm. Alternatively, Si 2
An amorphous silicon film may be formed with a thickness of 55 nm from H 6 . Further, it is also effective to continuously form a base film and an amorphous silicon film on a substrate without exposing them to the atmosphere.

【0014】そして図11(C)で示すように、重量換
算で10ppmの触媒元素を含む水溶液をスピナーで基
板を回転させて塗布するスピンコート法で触媒元素を含
有する層1105を形成する。触媒元素にはニッケル
(Ni)、ゲルマニウム(Ge)、鉄(Fe)、パラジ
ウム(Pd)、スズ(Sn)、鉛(Pb)、コバルト
(Co)、白金(Pt)、銅(Cu)、金(Au)など
である。この触媒元素を含有する層1104は、スピン
コート法の他に印刷法やスプレー法、バーコーター法、
或いはスパッタ法や真空蒸着法によって上記触媒元素の
層を1〜5nmの厚さに形成しても良い。
Then, as shown in FIG. 11C, a layer 1105 containing the catalyst element is formed by spin coating in which an aqueous solution containing 10 ppm by weight of the catalyst element is applied by rotating the substrate with a spinner. Catalyst elements include nickel (Ni), germanium (Ge), iron (Fe), palladium (Pd), tin (Sn), lead (Pb), cobalt (Co), platinum (Pt), copper (Cu), and gold. (Au). The layer 1104 containing the catalyst element can be formed by a printing method, a spray method, a bar coater method,
Alternatively, the catalyst element layer may be formed to a thickness of 1 to 5 nm by a sputtering method or a vacuum evaporation method.

【0015】図11(D)で示す結晶化の工程では、ま
ず400〜500℃で1時間程度の熱処理を行い、非晶
質シリコン膜の含有水素量を5atom%以下にする。非晶
質シリコン膜の含有水素量が成膜後において最初からこ
の値である場合にはこの熱処理は必ずしも必要でない。
そして、ファーネスアニール炉を用い、窒素雰囲気中で
550〜600℃で1〜8時間の熱結晶化を行う。好適
には、550℃で4時間の熱処理を行う。こうして結晶
質シリコン膜から成る結晶質半導体膜1106を得るこ
とができる。
In the crystallization step shown in FIG. 11D, a heat treatment is first performed at 400 to 500 ° C. for about 1 hour to reduce the hydrogen content of the amorphous silicon film to 5 atom% or less. If the hydrogen content of the amorphous silicon film has this value from the beginning after film formation, this heat treatment is not always necessary.
Then, thermal crystallization is performed in a nitrogen atmosphere at 550 to 600 ° C. for 1 to 8 hours using a furnace annealing furnace. Preferably, heat treatment is performed at 550 ° C. for 4 hours. Thus, a crystalline semiconductor film 1106 made of a crystalline silicon film can be obtained.

【0016】このようにして作製された結晶質半導体膜
1106の所定の領域をエッチングして島状半導体膜1
107を形成する。そして、その上にゲート絶縁膜11
08をシリコンを成分とする絶縁膜で20〜200nmの
厚さに形成する。例えば、プラズマCVD法でSiH4
とN2Oとの混合ガスから酸化窒化シリコン膜を70nm
の厚さに形成する。
A predetermined region of the crystalline semiconductor film 1106 thus manufactured is etched to form the island-like semiconductor film 1.
107 is formed. Then, the gate insulating film 11 is formed thereon.
08 is formed of an insulating film containing silicon as a component to a thickness of 20 to 200 nm. For example, SiH 4 is formed by a plasma CVD method.
70nm silicon oxynitride film from a mixed gas of the N 2 O
Formed to a thickness of

【0017】そして、ハロゲン(代表的には塩素)を含
む酸化雰囲気中で700〜1100℃の熱処理を0.1
〜8時間行う。この熱処理により、ゲート絶縁膜110
8と島状半導体膜1107との界面で新な酸化膜が形成
され、ゲート絶縁膜1108の厚さは120nmとなる。
また、ハロゲン雰囲気での酸化の過程でゲート絶縁膜1
108や島状半導体膜1107に含まれる金属不純物元
素などはハロゲンと化合物を形成し、気相中に除去する
ことができる。さらにゲート絶縁膜1108は絶縁耐圧
が高く、また島状半導体膜との界面準位密度を低減させ
ることができる(図11(E))。
Then, a heat treatment at 700 to 1100 ° C. in an oxidizing atmosphere containing halogen (typically chlorine) is performed for 0.1 hour.
Perform for ~ 8 hours. By this heat treatment, the gate insulating film 110
A new oxide film is formed at the interface between the gate insulating film 8 and the island-shaped semiconductor film 1107, and the thickness of the gate insulating film 1108 becomes 120 nm.
In addition, the gate insulating film 1 is oxidized in a halogen atmosphere.
The metal impurity element and the like contained in the semiconductor film 108 and the island-shaped semiconductor film 1107 form a compound with halogen and can be removed in the gas phase. Further, the gate insulating film 1108 has a high withstand voltage and can reduce the interface state density with the island-shaped semiconductor film (FIG. 11E).

【0018】[実施形態2]実施形態1に従って作製さ
れた島状半導体膜とゲート絶縁膜を用いてTFTを作製
した一例を示す。図12は基板301上に形成されたn
チャネル型及びpチャネル型TFTの断面構造を示して
いる。nチャネル型TFT及びpチャネル型TFTのゲ
ート電極は、ゲート絶縁膜310に接して設けられた第
1の導電層311、313と、前記第1の導電層に接し
て設けられた312、314とから成っている。
[Embodiment 2] An example of manufacturing a TFT using an island-shaped semiconductor film and a gate insulating film manufactured according to Embodiment 1 will be described. FIG. 12 shows n formed on the substrate 301.
2 shows a cross-sectional structure of a channel type and a p-channel type TFT. The gate electrodes of the n-channel TFT and the p-channel TFT are formed of first conductive layers 311 and 313 provided in contact with the gate insulating film 310 and 312 and 314 provided in contact with the first conductive layer. Consists of

【0019】第1の導電層311、313は、チタン
(Ti)、タンタル(Ta)、モリブデン(Mo)、タ
ングステン(W)など元素か、これらの元素を成分とす
る材料で形成する。また、第2の導電層312、314
は抵抗率の低いアルミニウム(Al)や銅(Cu)を用
いれば良い。用途によっては、第1の導電層のみで形成
しても良いし、第2の導電層の上にさらに他の導電層を
積層しても良い。
The first conductive layers 311 and 313 are formed of an element such as titanium (Ti), tantalum (Ta), molybdenum (Mo), tungsten (W), or a material containing these elements as components. In addition, the second conductive layers 312, 314
May be made of aluminum (Al) or copper (Cu) having low resistivity. Depending on the application, the conductive layer may be formed using only the first conductive layer, or another conductive layer may be stacked on the second conductive layer.

【0020】pチャネル型TFTの半導体層は、ソース
領域303と、ドレイン領域304とから成っている。
The semiconductor layer of the p-channel TFT includes a source region 303 and a drain region 304.

【0021】チャネル形成領域302には、あらかじめ
ボロンを添加しても良い。このボロンはしきい値電圧を
制御するために添加するものであり、同様の効果が得ら
れるものであれば他の元素で代用することもできる。
The channel forming region 302 may be doped with boron in advance. This boron is added to control the threshold voltage, and another element can be used as long as the same effect can be obtained.

【0022】こうしてnチャネル型TFTおよびpチャ
ネル型TFTが完成したら、第1の層間絶縁膜315、
第2層間絶縁膜316で覆い、ソース領域303、30
9、ドレイン領域304、308と接触するソース配線
317、319とドレイン配線318とを設ける。図1
2の構造では、これらを設けた後でパッシベーション膜
320として窒化シリコン膜を設けている。さらに樹脂
材料でなる第3の層間絶縁膜321を設ける。第3の層
間絶縁膜は、樹脂材料に限定される必要はないが、例え
ば、液晶表示装置に応用する場合には、表面の平坦性を
確保するために樹脂材料を用いることが好ましい。
When the n-channel TFT and the p-channel TFT are completed in this way, the first interlayer insulating film 315,
The source regions 303 and 30 are covered with a second interlayer insulating film 316.
9, source wirings 317 and 319 that are in contact with the drain regions 304 and 308 and drain wirings 318 are provided. FIG.
In the second structure, a silicon nitride film is provided as the passivation film 320 after these are provided. Further, a third interlayer insulating film 321 made of a resin material is provided. The third interlayer insulating film does not need to be limited to a resin material. For example, when applied to a liquid crystal display device, it is preferable to use a resin material in order to ensure flatness of the surface.

【0023】[実施形態3]実施形態1と同様に石英基
板1201上もしくは基板表面に形成された下地膜表面
をフッ素を含むプラズマ1202によって処理(図13
(A))した後、その処理した表面1203上に非晶質
半導体膜1204を30〜100nm、好ましくは50〜
60nmの厚さで形成する。例えば、プラズマCVD法で
SiH4またはSiH4とH2から作製される非晶質シリ
コン膜を55nmの厚さで形成する(図13(B))。或
いは、減圧CVD法でSi26から非晶質シリコン膜を
55nmの厚さで形成しても良い。非晶質半導体膜120
4上に珪素(シリコン)を含む絶縁膜でなるマスク膜1
205を150nmの厚さで形成し、パターニングによっ
て開口部1206を形成する(図13(C))。
[Third Embodiment] Similar to the first embodiment, the surface of a base film formed on a quartz substrate 1201 or on a substrate surface is treated with a plasma 1202 containing fluorine (FIG. 13).
After (A)), an amorphous semiconductor film 1204 is formed on the treated surface 1203 by 30 to 100 nm, preferably 50 to 100 nm.
It is formed with a thickness of 60 nm. For example, an amorphous silicon film made of SiH 4 or SiH 4 and H 2 is formed with a thickness of 55 nm by a plasma CVD method (FIG. 13B). Alternatively, an amorphous silicon film may be formed with a thickness of 55 nm from Si 2 H 6 by a low pressure CVD method. Amorphous semiconductor film 120
4 a mask film 1 made of an insulating film containing silicon (silicon)
205 is formed with a thickness of 150 nm, and an opening 1206 is formed by patterning (FIG. 13C).

【0024】非晶質構造を含む半導体膜の表面に触媒元
素を保持させた層を形成し、加熱処理を行う。本実施形
態では、触媒元素としてニッケルを用い、570℃で1
4時間の熱処理を行う。その結果、開口部1206を起
点として概略基板と平行な方向(矢印で示した方向)に
結晶化が進行し、巨視的な結晶成長方向が揃った結晶構
造を含む半導体膜(本実施例では結晶質シリコン膜)が
形成される。(図13(D))
A layer holding a catalyst element is formed on the surface of a semiconductor film having an amorphous structure, and heat treatment is performed. In the present embodiment, nickel is used as a catalyst element,
Heat treatment for 4 hours is performed. As a result, the crystallization proceeds from the opening 1206 as a starting point in a direction substantially parallel to the substrate (the direction indicated by the arrow), and a semiconductor film having a crystal structure in which macroscopic crystal growth directions are aligned (in this embodiment, Quality silicon film) is formed. (FIG. 13D)

【0025】次に、結晶化の工程で用いたニッケルを結
晶質シリコン膜から除去するゲッタリング工程を行う。
先ほど形成したマスク膜1205をそのままマスクとし
て用い、15族に属する元素(本実施例ではリン)を添
加する工程を行い、開口部1206で露出した結晶質シ
リコン膜に1×1019〜1×1020atoms/cm3の濃度で
リンを含むリン添加領域(以下、ゲッタリング領域とい
う)1207を形成する。
Next, a gettering step of removing nickel used in the crystallization step from the crystalline silicon film is performed.
Using the mask film 1205 formed earlier as it is as a mask, a step of adding an element belonging to Group 15 (phosphorus in this embodiment) is performed, and 1 × 10 19 to 1 × 10 9 A phosphorus-added region (hereinafter referred to as a gettering region) 1207 containing phosphorus at a concentration of 20 atoms / cm 3 is formed.

【0026】次に、窒素雰囲気中で450〜650℃
(好ましくは500〜550℃)、4〜24時間(好ま
しくは6〜12時間)の熱処理工程を行う。この熱処理
工程により結晶質シリコン膜中のニッケルは矢印の方向
に移動し、リンのゲッタリング作用によってゲッタリン
グ領域107に捕獲される。即ち、結晶質シリコン膜中
からニッケルが除去されるため、ゲッタリング後の結晶
質シリコン膜に含まれるニッケル濃度は、1×1017at
ms/cm3以下、好ましくは1×1016atms/cm3にまで低減
することができる(図13(E))。
Next, at 450 to 650 ° C. in a nitrogen atmosphere.
(Preferably 500 to 550 ° C.) and a heat treatment step for 4 to 24 hours (preferably 6 to 12 hours) are performed. By this heat treatment step, nickel in the crystalline silicon film moves in the direction of the arrow, and is captured in the gettering region 107 by the gettering action of phosphorus. That is, since nickel is removed from the crystalline silicon film, the concentration of nickel contained in the crystalline silicon film after gettering is 1 × 10 17 at.
ms / cm 3 or less, preferably 1 × 10 16 atms / cm 3 (FIG. 13E).

【0027】その後、マスク1205を除去し、得られ
た結晶質半導体膜から実施例1と同様にして島状半導体
膜1208を形成する。さらに、ゲート絶縁膜を形成
し、ハロゲンを含む酸化雰囲気中で熱処理することによ
り実施形態1と同様に絶縁耐圧が高いゲート絶縁膜を形
成することができ、また島状半導体膜との界面準位密度
を低減させることができる。そして、実施形態2に示す
TFTを形成することができる。
Thereafter, the mask 1205 is removed, and an island-like semiconductor film 1208 is formed from the obtained crystalline semiconductor film in the same manner as in the first embodiment. Further, by forming a gate insulating film and performing a heat treatment in an oxidizing atmosphere containing halogen, a gate insulating film having a high withstand voltage can be formed as in the first embodiment, and an interface state with the island-shaped semiconductor film can be formed. Density can be reduced. Then, the TFT described in Embodiment 2 can be formed.

【0028】[実施形態4]実施形態1と3では非晶質
構造を有する半導体膜をプラズマCVD法または減圧CV
D法でSiH4やSi26から作製する方法について示し
た。本実施形態では他のガスを用いて作製する場合につ
いて示す。
[Embodiment 4] In Embodiments 1 and 3, a semiconductor film having an amorphous structure is formed by plasma CVD or low-pressure CVD.
The method of manufacturing from SiH 4 or Si 2 H 6 by the D method was described. In this embodiment mode, a case of manufacturing using another gas is described.

【0029】本実施形態の作製方法の特徴は、非晶質構
造を有する半導体膜はハロゲン元素と水素を含む反応ガ
スで形成することにある。具体的には、非晶質構造を有
する半導体膜として例えば非晶質シリコン膜を作製する
時にハロゲン元素と水素とを混合させる。ハロゲン元素
としては特にフッ素を用いると良く、フッ素はシリコン
に対しエッチングする作用があり、膜の堆積過程におい
て結合の弱い部分を優先的にエッチングすることができ
る。また、水素を供給することにより膜中に残存してし
まうフッ素濃度を低減させることができる。そして、フ
ッ素と水素の作用を利用してボイドや空孔の少ない緻密
な非晶質シリコン膜を作製することができる。このよう
な効果は非晶質シリコン膜の他に非晶質シリコン・ゲル
マニウム(a−SiGe)膜、非晶質炭化シリコン(a
−SiC)膜,非晶質シリコン・スズ(a−SiSn)
膜などにも適用することができる。
A feature of the manufacturing method of this embodiment is that the semiconductor film having an amorphous structure is formed by using a reaction gas containing a halogen element and hydrogen. Specifically, a halogen element and hydrogen are mixed when, for example, an amorphous silicon film is formed as a semiconductor film having an amorphous structure. It is particularly preferable to use fluorine as the halogen element, and fluorine has an effect of etching silicon, and a portion having a weak bond can be preferentially etched in a film deposition process. Further, by supplying hydrogen, the concentration of fluorine remaining in the film can be reduced. Then, a dense amorphous silicon film with few voids and vacancies can be manufactured by utilizing the action of fluorine and hydrogen. Such an effect can be obtained by an amorphous silicon-germanium (a-SiGe) film, an amorphous silicon carbide (a
-SiC) film, amorphous silicon tin (a-SiSn)
It can be applied to a film and the like.

【0030】フッ素と水素の供給方法は、非晶質半導体
膜として非晶質シリコン膜を作製する場合には、反応ガ
スとして四フッ化珪素(SiF4)と水素(H2)、また
はSiF4とSiH4、またはSiF4とSiH4とH2
組み合わせを選択することができる。SiF4の代わり
にトリフロロシラン(SiHF3)、ジフロロシラン
(SiH22)、モノフロロシラン(SiH3F)を適
用することもできる。また、SiH4とF2を直接反応さ
せても良い。さらに、非晶質シリコン・ゲルマニウム膜
を作製する場合にはゲルマン(GeH4)や四フッ化ゲ
ルマニウム(GeF4)を、非晶質炭化シリコンを作製
する場合にはメタン(CH4)や四フッ化メタン(C
4)などを、非晶質シリコン・スズ膜を形成する場合
には水素化スズ(SnH4)を適宣添加すれば良い。
The method of supplying fluorine and hydrogen is as follows. When an amorphous silicon film is formed as an amorphous semiconductor film, silicon tetrafluoride (SiF 4 ) and hydrogen (H 2 ) or SiF 4 are used as reaction gases. And SiH 4 , or a combination of SiF 4 , SiH 4 and H 2 can be selected. Instead of SiF 4 , trifluorosilane (SiHF 3 ), difluorosilane (SiH 2 F 2 ), or monofluorosilane (SiH 3 F) can also be used. Further, SiH 4 and F 2 may be directly reacted. Further, germanium (GeH 4 ) or germanium tetrafluoride (GeF 4 ) is used for forming an amorphous silicon-germanium film, and methane (CH 4 ) or tetrafluoride is used for forming an amorphous silicon carbide film. Methane (C
For forming an amorphous silicon / tin film such as F 4 ), tin hydride (SnH 4 ) may be appropriately added.

【0031】非晶質構造を有する半導体膜の厚さは25
〜100nmの厚さで形成する。膜の堆積初期の段階では
フッ素の効果により下地の表面をフッ素化することがで
きる。
The thickness of the semiconductor film having an amorphous structure is 25
It is formed with a thickness of about 100 nm. In the initial stage of film deposition, the surface of the base can be fluorinated by the effect of fluorine.

【0032】このようにフッ素と水素とを含む反応ガス
で作製された非晶質構造を有する半導体膜1103に
は、成膜時の基板温度にも依存するが、膜中に水素が
0.1〜20atomic%、フッ素が0.1〜10atomic%含
有するように形成する。膜中に残存するフッ素や水素は
その後の熱結晶化の工程で膜中から放出されて膜中に残
存する濃度はさらに低下するが、緻密化した非晶質半導
体膜と、最表面をフッ素で終端した下地膜との相互作用
により<110>の配向性をより高めることができる。
As described above, the semiconductor film 1103 having an amorphous structure manufactured by using a reaction gas containing fluorine and hydrogen contains 0.1% of hydrogen in the film depending on the substrate temperature at the time of film formation. It is formed so as to contain 2020 atomic% and 0.10.110 atomic% of fluorine. Fluorine and hydrogen remaining in the film are released from the film in the subsequent thermal crystallization step and the concentration remaining in the film further decreases, but the dense amorphous semiconductor film and the outermost surface are made of fluorine. Interaction with the terminated base film can further enhance the orientation of <110>.

【0033】[実施形態5]下地の表面または下地と非
晶質半導体膜との界面をフッ素化する方法として、図1
1や図13で示すように石英基板上にそのまま非晶質半
導体膜を形成した後で非晶質半導体膜の表面からフッ素
を注入しても良い。その手法としてイオンドープ法やイ
オン注入法を用いる。
[Embodiment 5] As a method of fluorinating the surface of the base or the interface between the base and the amorphous semiconductor film, FIG.
As shown in FIG. 1 or FIG. 13, after an amorphous semiconductor film is formed on a quartz substrate as it is, fluorine may be implanted from the surface of the amorphous semiconductor film. As the technique, an ion doping method or an ion implantation method is used.

【0034】イオンドープ法ではイオン原としてSiF
4やヘリウム(He)希釈のF2を用いイオン化して非晶
質半導体膜の表面から注入する。加速電圧は高めに設定
して、非晶質半導体膜1103と下地膜1102との界
面またはその近傍に注入されたフッ素の濃度分布のピー
クが存在するようにする。その場合、ピーク濃度は1×
1019〜1×1021atoms/cm3となるようにする。イオ
ンドープ法では質量分離されないのでフッ素以外の元素
も同時に注入されてしまうが、液晶表示装置などの大面
積基板を処理するのに適している。また、イオン注入法
でも同様な濃度でフッ素を非晶質半導体膜と下地との界
面またはその近傍に注入することができる。また、フッ
素イオンを非晶質半導体膜の表面から注入することで、
非晶質半導体膜中に存在し得る微結晶核を破壊する作用
が同時に得られ、熱結晶化における核生成密度を低減さ
せることができる。
In the ion doping method, SiF is used as an ion source.
Ionization is performed using F 4 or F 2 diluted with helium (He), and the ions are implanted from the surface of the amorphous semiconductor film. The acceleration voltage is set high so that the peak of the concentration distribution of the injected fluorine exists at or near the interface between the amorphous semiconductor film 1103 and the base film 1102. In that case, the peak concentration is 1 ×
It is set to 10 19 to 1 × 10 21 atoms / cm 3 . In the ion doping method, elements other than fluorine are implanted at the same time because they are not separated by mass, but are suitable for processing a large-area substrate such as a liquid crystal display device. Also, fluorine can be implanted at a similar concentration at the interface between the amorphous semiconductor film and the base or in the vicinity thereof by an ion implantation method. Further, by implanting fluorine ions from the surface of the amorphous semiconductor film,
The effect of destroying microcrystalline nuclei that may exist in the amorphous semiconductor film can be obtained at the same time, and the nucleation density in thermal crystallization can be reduced.

【0035】このようにフッ素を注入した状態で実施形
態1と同様にして非晶質半導体膜1103に接して触媒
元素を含有する層を設けて結晶化させると同様の効果を
得ることができる。
When a layer containing a catalytic element is provided in contact with the amorphous semiconductor film 1103 and crystallized in the same manner as in Embodiment 1 in a state in which fluorine is implanted, the same effect can be obtained.

【0036】[実施形態6]本実施例で示すようにして作
製された結晶質半導体膜は、石英基板とその上に形成し
たシリコンとの界面エネルギーが低いため、石英基板上
に形成した非晶質シリコン膜を熱結晶化法で結晶化させ
ると<111>に優先的に配向し、その他にランダムな
方位を持った結晶粒が多数存在することが電子線回折の
解析から知られている。一方、ニッケルなどの触媒元素
を用いた熱結晶化法で作製される結晶質シリコン膜は、
微視的に見れば複数の針状または棒状の結晶が集合した
構造を有している。しかし、隣接する結晶粒の連続性が
高く不対結合手(ダングリングボンド)が殆ど形成され
ないことが見込まれている。また、その結晶粒の大部分
は<110>に配向している。その理由の一つとして、
ニッケルなどの触媒元素を用いた場合の結晶成長過程
は、触媒元素のシリサイド化物が関与しているものと考
えられ、半導体膜の膜厚が25〜100nmと薄いのでそ
の初期核のうち(111)面が基板表面とほぼ垂直なも
のが優先的に成長するため実質的に<110>の配向性
が高くなると考えられる。しかしながら前述のように石
英基板とシリコンとの界面エネルギーが低いので<11
1>晶帯に含まれる他の面方位をとることも可能とな
る。従って、その他の配向が若干混在してしまう。
[Embodiment 6] The crystalline semiconductor film manufactured as shown in this embodiment has a low interfacial energy between a quartz substrate and silicon formed thereon. It is known from electron diffraction analysis that when a crystalline silicon film is crystallized by a thermal crystallization method, it is preferentially oriented to <111>, and there are many other crystal grains having random orientations. On the other hand, crystalline silicon films produced by a thermal crystallization method using a catalyst element such as nickel
Microscopically, it has a structure in which a plurality of needle-like or rod-like crystals are aggregated. However, it is expected that the continuity of adjacent crystal grains is high and dangling bonds are hardly formed. Most of the crystal grains are oriented in <110>. One of the reasons is
The crystal growth process in the case of using a catalyst element such as nickel is considered to involve silicide of the catalyst element. Since the thickness of the semiconductor film is as thin as 25 to 100 nm, (111) It is considered that the orientation substantially perpendicular to the substrate surface grows preferentially, so that the orientation of <110> substantially increases. However, as described above, since the interface energy between the quartz substrate and silicon is low, <11
1> It is possible to take other plane orientations included in the crystal zone. Therefore, other orientations are slightly mixed.

【0037】しかし、触媒元素を用いた熱結晶化法にお
いて、石英基板の表面をフッ素化しておくことにより、
石英基板との界面の影響を低減させることができ、実質
的にその影響を無視することができる。その結果、結晶
の配向性は表面エネルギーのみに影響されることになる
が、触媒元素を用いた結晶成長では<110>の配向性
が高まる。このような効果は通常の熱結晶化法やレーザ
ー結晶化法などでも実現することができるが、触媒元素
を用いた熱結晶化法においてより顕著に得ることができ
る。このようにして作製された結晶質半導体膜は、実施
形態2で示したようにTFTを作製するための半導体膜
として好適に用いることができる。
However, in the thermal crystallization method using a catalytic element, the surface of the quartz substrate is fluorinated,
The effect of the interface with the quartz substrate can be reduced, and the effect can be substantially ignored. As a result, the orientation of the crystal is affected only by the surface energy, but the orientation of <110> is increased by the crystal growth using the catalytic element. Such an effect can be realized by a normal thermal crystallization method, a laser crystallization method, or the like, but can be more remarkably obtained by a thermal crystallization method using a catalytic element. The crystalline semiconductor film manufactured in this manner can be suitably used as a semiconductor film for manufacturing a TFT as described in Embodiment Mode 2.

【0038】[0038]

【実施例】[実施例1]本発明の実施例について図1〜図
4を用いて説明する。ここでは、同一基板上に画素回路
とその画素回路を制御するための制御回路とを同時に作
製する方法について説明する。但し、説明を簡単にする
ために、制御回路では、シフトレジスタ回路、バッファ
回路等の基本回路であるCMOS回路と、サンプリング
回路を形成するnチャネル型TFTとを図示することと
する。
[Embodiment 1] An embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. Here, a method for simultaneously manufacturing a pixel circuit and a control circuit for controlling the pixel circuit over the same substrate will be described. However, for the sake of simplicity, the control circuit shows a CMOS circuit which is a basic circuit such as a shift register circuit and a buffer circuit, and an n-channel TFT forming a sampling circuit.

【0039】図1(A)において、基板100には、石
英基板やシリコン基板を使用することが望ましい。本実
施例では石英基板を用いた。その他にも金属基板または
ステンレス基板の表面に絶縁膜を形成したものを基板と
しても良い。本実施例の場合、800℃以上の温度に耐
えうる耐熱性を要求されるので、それを満たす基板であ
ればどのような基板を用いても構わない。
In FIG. 1A, a quartz substrate or a silicon substrate is desirably used as the substrate 100. In this embodiment, a quartz substrate was used. Alternatively, a substrate obtained by forming an insulating film on the surface of a metal substrate or a stainless steel substrate may be used as the substrate. In the case of this embodiment, since heat resistance that can withstand a temperature of 800 ° C. or more is required, any substrate may be used as long as it meets the requirement.

【0040】そして、基板100のTFTが形成される
表面をプラズマ101aで処理し、その処理された基板
表面101bに、20〜100nm(好ましくは40〜
80nm)の厚さの非晶質構造を含む半導体膜102を
減圧熱CVD法、プラズマCVD法またはスパッタ法で
形成する。なお、本実施例では60nm厚の非晶質シリ
コン膜を形成するが、後に熱酸化工程があるのでこの膜
厚が最終的なTFTの活性層の膜厚になるわけではな
い)
Then, the surface of the substrate 100 on which TFTs are to be formed is treated with the plasma 101a, and the treated substrate surface 101b is treated with 20 to 100 nm (preferably 40 to 100 nm).
A semiconductor film 102 having an amorphous structure with a thickness of 80 nm is formed by a low pressure thermal CVD method, a plasma CVD method, or a sputtering method. In this embodiment, an amorphous silicon film having a thickness of 60 nm is formed, but since a thermal oxidation step is performed later, this film thickness does not necessarily become the final film thickness of the active layer of the TFT.)

【0041】また、非晶質構造を含む半導体膜として
は、非晶質半導体膜、微結晶半導体膜があり、さらに非
晶質シリコンゲルマニウム膜などの非晶質構造を含む化
合物半導体膜も含まれる。さらに、基板上に下地膜と非
晶質シリコン膜とを大気解放しないで連続的に形成する
ことも有効である。そうすることにより基板表面の汚染
が非晶質シリコン膜に影響を与えないようにすることが
可能となり、作製されるTFTの特性バラツキを低減さ
せることができる。
The semiconductor film having an amorphous structure includes an amorphous semiconductor film and a microcrystalline semiconductor film, and further includes a compound semiconductor film having an amorphous structure such as an amorphous silicon germanium film. . Further, it is also effective to continuously form a base film and an amorphous silicon film on a substrate without exposing them to the atmosphere. By doing so, it becomes possible to prevent contamination of the substrate surface from affecting the amorphous silicon film, and it is possible to reduce the variation in characteristics of the TFT to be manufactured.

【0042】次に、非晶質シリコン膜102上に珪素
(シリコン)を含む絶縁膜でなるマスク膜103を形成
し、パターニングによって開口部104a、104bを形
成する。この開口部は、次の結晶化工程の際に結晶化を
助長する触媒元素を添加するための添加領域となる。
(図1(B))
Next, a mask film 103 made of an insulating film containing silicon (silicon) is formed on the amorphous silicon film 102, and openings 104a and 104b are formed by patterning. The opening serves as an addition region for adding a catalyst element that promotes crystallization in the next crystallization step.
(FIG. 1 (B))

【0043】なお、珪素を含む絶縁膜としては、酸化シ
リコン膜、窒化シリコン膜、窒化酸化シリコン膜を用い
ることができる。窒化酸化シリコン膜は、珪素、窒素及
び酸素を所定の量で含む絶縁膜であり、SiOxNyで
表される絶縁膜である。窒化酸化シリコン膜はSiH
4、N2O及びNH3を原料ガスとして作製することが可
能であり、含有する窒素濃度が25atomic%以上50ato
mic%未満とすると良い。
Note that as the insulating film containing silicon, a silicon oxide film, a silicon nitride film, or a silicon nitride oxide film can be used. The silicon nitride oxide film is an insulating film containing silicon, nitrogen, and oxygen in predetermined amounts, and is an insulating film represented by SiOxNy. Silicon nitride oxide film is SiH
4. N2O and NH3 can be produced as source gas, and the nitrogen concentration is 25 atomic% or more and 50 atom
It is good to be less than mic%.

【0044】また、このマスク膜103のパターニング
を行うと同時に、後のパターニング工程の基準となるマ
ーカーパターンを形成しておく。マスク膜103をエッ
チングする際に非晶質シリコン膜102も僅かにエッチ
ングされるが、この段差が後にマスク合わせの時にマー
カーパターンとして用いることができるのである。
At the same time as the patterning of the mask film 103 is performed, a marker pattern serving as a reference for a subsequent patterning step is formed. When the mask film 103 is etched, the amorphous silicon film 102 is also slightly etched. However, this step can be used as a marker pattern at the time of mask alignment later.

【0045】次に、特開平10−247735号公報
(米国出願番号09/034,041に対応)に記載さ
れた技術に従って、結晶構造を含む半導体膜を形成す
る。同公報記載の技術は、非晶質構造を含む半導体膜の
結晶化に際して、結晶化を助長する触媒元素(ニッケ
ル、コバルト、ゲルマニウム、錫、鉛、パラジウム、
鉄、銅から選ばれた一種または複数種の元素)を用いる
結晶化手段である。
Next, a semiconductor film having a crystal structure is formed according to the technique described in Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 10-247735 (corresponding to US Application No. 09 / 034,041). The technology described in the publication discloses a catalyst element (nickel, cobalt, germanium, tin, lead, palladium, etc.) that promotes crystallization during crystallization of a semiconductor film having an amorphous structure.
Crystallization means using one or more elements selected from iron and copper).

【0046】具体的には、非晶質構造を含む半導体膜の
表面に触媒元素を保持させた状態で加熱処理を行い、非
晶質構造を含む半導体膜を、結晶構造を含む半導体膜に
変化させるものである。なお、結晶化手段としては、特
開平7−130652号公報の実施例1に記載された技
術を用いても良い。また、結晶質構造を含む半導体膜に
は、いわゆる単結晶半導体膜も多結晶半導体膜も含まれ
るが、同公報で形成される結晶構造を含む半導体膜は結
晶粒界を有している。
Specifically, heat treatment is performed with the catalyst element held on the surface of the semiconductor film having an amorphous structure, and the semiconductor film having an amorphous structure is changed to a semiconductor film having a crystalline structure. It is to let. As the crystallization means, the technique described in Example 1 of JP-A-7-130652 may be used. In addition, a semiconductor film including a crystalline structure includes a so-called single crystal semiconductor film and a polycrystalline semiconductor film, and a semiconductor film including a crystal structure formed in the publication has a crystal grain boundary.

【0047】なお、同公報では触媒元素を含む層をマス
ク膜上に形成する際にスピンコート法を用いているが、
触媒元素を含む薄膜をスパッタ法や蒸着法といった気相
法を用いて成膜する手段をとっても良い。
In this publication, a spin-coating method is used when a layer containing a catalytic element is formed on a mask film.
Means for forming a thin film containing a catalytic element by a gas phase method such as a sputtering method or an evaporation method may be employed.

【0048】また、非晶質シリコン膜は含有水素量にも
よるが、好ましくは400〜550℃で1時間程度の加
熱処理を行い、水素を十分に脱離させてから結晶化させ
ることが望ましい。その場合、含有水素量を5atom%以
下とすることが好ましい。
Although it depends on the hydrogen content, the amorphous silicon film is preferably subjected to a heat treatment at 400 to 550 ° C. for about 1 hour to sufficiently desorb the hydrogen before crystallization. . In this case, the hydrogen content is preferably set to 5 atom% or less.

【0049】結晶化工程は、まず400〜500℃で1
時間程度の熱処理工程を行い、水素を膜中から脱離させ
た後、500〜650℃(好ましくは550〜600
℃)で6〜16時間(好ましくは8〜14時間)の熱処
理を行う。
The crystallization step is first performed at 400 to 500 ° C. for 1 hour.
After performing a heat treatment process for about an hour to desorb hydrogen from the film, the heat treatment is performed at 500 to 650 ° C. (preferably 550 to 600 ° C.).
C.) for 6 to 16 hours (preferably 8 to 14 hours).

【0050】本実施例では、触媒元素としてニッケルを
用い、570℃で14時間の熱処理を行う。その結果、
開口部104a、104bを起点として概略基板と平行な
方向(矢印で示した方向)に結晶化が進行し、巨視的な
結晶成長方向が揃った結晶構造を含む半導体膜(本実施
例では結晶質シリコン膜)105a〜105dが形成され
る。(図1(C))
In this embodiment, nickel is used as a catalyst element, and a heat treatment is performed at 570 ° C. for 14 hours. as a result,
From the openings 104a and 104b as starting points, crystallization proceeds in a direction substantially parallel to the substrate (direction indicated by an arrow), and a semiconductor film having a crystal structure in which macroscopic crystal growth directions are aligned (in this embodiment, a crystalline film). Silicon films) 105a to 105d are formed. (Fig. 1 (C))

【0051】次に、結晶化の工程で用いたニッケルを結
晶質シリコン膜から除去するゲッタリング工程を行う。
本実施例では、先ほど形成したマスク膜103をそのま
まマスクとして15族に属する元素(本実施例ではリ
ン)を添加する工程を行い、開口部104a、104bで
露出した結晶質シリコン膜に1×1019〜1×1020at
oms/cm3の濃度でリンを含むリン添加領域(以下、ゲッ
タリング領域という)106a、106bを形成する。
(図1(D))
Next, a gettering step of removing nickel used in the crystallization step from the crystalline silicon film is performed.
In this embodiment, a step of adding an element belonging to Group XV (phosphorus in this embodiment) using the previously formed mask film 103 as a mask is performed, and the crystalline silicon film exposed in the openings 104a and 104b is added to the 1 × 10 4 19 to 1 × 10 20 at
Phosphorus-added regions (hereinafter, referred to as gettering regions) 106a and 106b containing phosphorus at a concentration of oms / cm 3 are formed.
(Fig. 1 (D))

【0052】次に、窒素雰囲気中で450〜650℃
(好ましくは500〜550℃)、4〜24時間(好ま
しくは6〜12時間)の熱処理工程を行う。この熱処理
工程により結晶質シリコン膜中のニッケルは矢印の方向
に移動し、リンのゲッタリング作用によってゲッタリン
グ領域106a、106bに捕獲される。即ち、結晶質シ
リコン膜中からニッケルが除去されるため、ゲッタリン
グ後の結晶質シリコン膜107a〜107dに含まれるニ
ッケル濃度は、1×1017atms/cm3以下、好ましくは1
×1016atms/cm3にまで低減することができる。
Next, at 450 to 650 ° C. in a nitrogen atmosphere.
(Preferably 500 to 550 ° C.) and a heat treatment step for 4 to 24 hours (preferably 6 to 12 hours) are performed. By this heat treatment step, nickel in the crystalline silicon film moves in the direction of the arrow, and is captured in the gettering regions 106a and 106b by the gettering action of phosphorus. That is, since nickel is removed from the crystalline silicon film, the concentration of nickel contained in the crystalline silicon films 107a to 107d after gettering is 1 × 10 17 atms / cm 3 or less, preferably 1 × 10 17 atms / cm 3 or less.
It can be reduced to × 10 16 atms / cm 3 .

【0053】次に、マスク膜103を除去し、結晶質シ
リコン膜107a〜107d上に後の不純物添加時のため
に保護膜108を形成する。保護膜108は100〜2
00nm(好ましくは130〜170nm)の厚さの窒
化酸化シリコン膜または酸化シリコン膜を用いると良
い。この保護膜108は不純物添加時に結晶質シリコン
膜が直接プラズマに曝されないようにするためと、微妙
な濃度制御を可能にするための意味がある。
Next, the mask film 103 is removed, and a protective film 108 is formed on the crystalline silicon films 107a to 107d for the later addition of impurities. The protective film 108 is 100 to 2
It is preferable to use a silicon nitride oxide film or a silicon oxide film with a thickness of 00 nm (preferably 130 to 170 nm). This protective film 108 has a meaning to prevent the crystalline silicon film from being directly exposed to plasma at the time of adding an impurity and to enable fine concentration control.

【0054】そして、その上にレジストマスク109を
形成し、保護膜108を介してp型を付与する不純物元
素(以下、p型不純物元素という)を添加する。p型不
純物元素としては、代表的には13族に属する元素、典
型的にはボロンまたはガリウムを用いることができる。
この工程(チャネルドープ工程という)はTFTのしき
い値電圧を制御するための工程である。なお、ここでは
ジボラン(B26)を質量分離しないでプラズマ励起し
たイオンドープ法でボロンを添加する。勿論、質量分離
を行うイオンインプランテーション法を用いても良い。
Then, a resist mask 109 is formed thereon, and an impurity element imparting p-type (hereinafter, referred to as a p-type impurity element) is added via the protective film 108. As the p-type impurity element, an element belonging to Group 13 typically, typically, boron or gallium can be used.
This step (called a channel doping step) is a step for controlling the threshold voltage of the TFT. Here, boron is added by an ion doping method in which diborane (B 2 H 6 ) is plasma-excited without mass separation. Of course, an ion implantation method for performing mass separation may be used.

【0055】この工程により1×1015〜1×1018at
oms/cm3(代表的には5×1016〜5×1017atoms/c
m3)の濃度でp型不純物元素(本実施例ではボロン)を
含む不純物領域110a、110bを形成する。なお、本
明細書中では上記濃度範囲でp型不純物元素を含む不純
物領域(但し、リンは含まれていない領域)をp型不純
物領域(b)と定義する。(図1(E))
By this step, 1 × 10 15 to 1 × 10 18 at
oms / cm 3 (typically 5 × 10 16 to 5 × 10 17 atoms / c
Impurity regions 110a and 110b containing a p-type impurity element (boron in this embodiment) at a concentration of m 3 ) are formed. Note that in this specification, an impurity region containing a p-type impurity element within the above concentration range (a region not containing phosphorus) is defined as a p-type impurity region (b). (FIG. 1 (E))

【0056】次に、レジストマスク109を除去し、結
晶質シリコン膜をパターニングして島状の半導体層(以
下、活性層という)111〜114を形成する。なお、
活性層111〜114は、ニッケルを選択的に添加して
結晶化することによって、非常に結晶性の良い結晶質シ
リコン膜で形成されている。具体的には、棒状または柱
状の結晶が、特定の方向性を持って並んだ結晶構造を有
している。また、結晶化後、ニッケルをリンのゲッタリ
ング作用により除去又は低減しており、活性層111〜
14中に残存する触媒元素の濃度は、1×1017atms/c
m3以下、好ましくは1×1016atms/cm3である。(図1
(F))
Next, the resist mask 109 is removed, and the crystalline silicon film is patterned to form island-shaped semiconductor layers (hereinafter, referred to as active layers) 111 to 114. In addition,
The active layers 111 to 114 are formed of a crystalline silicon film having extremely good crystallinity by selectively adding nickel and crystallizing. Specifically, it has a crystal structure in which rod-shaped or columnar crystals are arranged with a specific direction. Further, after crystallization, nickel is removed or reduced by the gettering action of phosphorus.
The concentration of the catalyst element remaining in 14 is 1 × 10 17 atms / c
m 3 or less, preferably 1 × 10 16 atms / cm 3 . (Figure 1
(F))

【0057】また、pチャネル型TFTの活性層111
は意図的に添加された不純物元素を含まない領域であ
り、nチャネル型TFTの活性層112〜114はp型
不純物領域(b)となっている。本明細書中では、この
状態の活性層111〜114は全て真性または実質的に
真性であると定義する。即ち、TFTの動作に支障をき
たさない程度に不純物元素が意図的に添加されている領
域が実質的に真性な領域と考えて良い。
The active layer 111 of the p-channel TFT
Is a region not containing an impurity element intentionally added, and the active layers 112 to 114 of the n-channel TFT are p-type impurity regions (b). In this specification, the active layers 111 to 114 in this state are all defined as being intrinsic or substantially intrinsic. That is, a region to which an impurity element is intentionally added to such an extent that the operation of the TFT is not hindered may be considered as a substantially intrinsic region.

【0058】次に、プラズマCVD法またはスパッタ法
により10〜100nm厚の珪素を含む絶縁膜を形成す
る。本実施例では、30nm厚の窒化酸化シリコン膜を
形成する。この珪素を含む絶縁膜は、他の珪素を含む絶
縁膜を単層または積層で用いても構わない。
Next, an insulating film containing silicon having a thickness of 10 to 100 nm is formed by a plasma CVD method or a sputtering method. In this embodiment, a 30-nm-thick silicon nitride oxide film is formed. As the insulating film containing silicon, another insulating film containing silicon may be used as a single layer or a stacked layer.

【0059】次に、800〜1150℃(好ましくは9
00〜1000℃)の温度で15分〜8時間(好ましく
は30分〜2時間)の熱処理工程を、酸化性雰囲気下で
行う(熱酸化工程)。本実施例では酸素雰囲気中に3体
積%の塩化水素を添加した雰囲気中で950℃80分の
熱処理工程を行う。なお、図1(E)の工程で添加され
たボロンはこの熱酸化工程の間に活性化される。(図2
(A))
Next, at 800-1150 ° C. (preferably 9 ° C.)
A heat treatment step at a temperature of (00 to 1000 ° C.) for 15 minutes to 8 hours (preferably 30 minutes to 2 hours) is performed in an oxidizing atmosphere (thermal oxidation step). In this embodiment, a heat treatment step is performed at 950 ° C. for 80 minutes in an atmosphere in which 3% by volume of hydrogen chloride is added in an oxygen atmosphere. Note that boron added in the step of FIG. 1E is activated during this thermal oxidation step. (Figure 2
(A))

【0060】なお、酸化性雰囲気としては、ドライ酸素
雰囲気でもウェット酸素雰囲気でも良いが、半導体層中
の結晶欠陥の低減にはドライ酸素雰囲気が適している。
また、本実施例では酸素雰囲気中にハロゲン元素を含ま
せた雰囲気としたが、100%酸素雰囲気で行っても構
わない。
The oxidizing atmosphere may be a dry oxygen atmosphere or a wet oxygen atmosphere, but a dry oxygen atmosphere is suitable for reducing crystal defects in the semiconductor layer.
Further, in this embodiment, an atmosphere in which a halogen element is included in an oxygen atmosphere is used, but the atmosphere may be performed in a 100% oxygen atmosphere.

【0061】この熱酸化工程の間、珪素を含む絶縁膜と
その下の活性層111〜114との界面においても酸化
反応が進行する。本願発明ではそれを考慮して最終的に
形成されるゲート絶縁膜115の膜厚が50〜200nm
(好ましくは100〜150nm)となるように調節す
る。本実施例の熱酸化工程では、60nm厚の活性層の
うち25nmが酸化されて活性層111〜114の膜厚
は45nmとなる。また、30nm厚の珪素を含む絶縁
膜に対して50nm厚の熱酸化膜が加わるので、最終的
なゲート絶縁膜115の膜厚は110nmとなる。
During this thermal oxidation step, an oxidation reaction also proceeds at the interface between the insulating film containing silicon and the active layers 111 to 114 thereunder. In the present invention, in consideration of this, the thickness of the gate insulating film 115 finally formed is 50 to 200 nm.
(Preferably 100 to 150 nm). In the thermal oxidation step of this embodiment, 25 nm of the active layer having a thickness of 60 nm is oxidized, and the thickness of the active layers 111 to 114 becomes 45 nm. Further, since a 50-nm-thick thermal oxide film is added to the 30-nm-thick silicon-containing insulating film, the final gate insulating film 115 has a thickness of 110 nm.

【0062】次に、新たにレジストマスク116〜11
9を形成する。そして、n型を付与する不純物元素(以
下、n型不純物元素という)を添加してn型を呈する不
純物領域120〜122を形成する。なお、n型不純物
元素としては、代表的には15族に属する元素、典型的
にはリンまたは砒素を用いることができる。(図2
(B))
Next, resist masks 116 to 11 are newly added.
9 is formed. Then, an impurity element imparting n-type (hereinafter referred to as an n-type impurity element) is added to form impurity regions 120 to 122 exhibiting n-type. Note that as the n-type impurity element, an element belonging to Group XV, typically, phosphorus or arsenic can be used. (Figure 2
(B))

【0063】この不純物領域120〜122は、後にC
MOS回路およびサンプリング回路のnチャネル型TF
Tにおいて、LDD領域として機能させるための不純物
領域である。なお、ここで形成された不純物領域にはn
型不純物元素が2×1016〜5×1019atoms/cm3(代
表的には5×1017〜5×1018atoms/cm3)の濃度で
含まれている。本明細書中では上記濃度範囲でn型不純
物元素を含む不純物領域をn型不純物領域(b)と定義
する。
The impurity regions 120 to 122 will be
N-channel type TF of MOS circuit and sampling circuit
T is an impurity region for functioning as an LDD region. The impurity region formed here has n
The type impurity element is contained at a concentration of 2 × 10 16 to 5 × 10 19 atoms / cm 3 (typically, 5 × 10 17 to 5 × 10 18 atoms / cm 3 ). In this specification, an impurity region containing an n-type impurity element in the above concentration range is defined as an n-type impurity region (b).

【0064】なお、ここではフォスフィン(PH3)を
質量分離しないでプラズマ励起したイオンドープ法でリ
ンを1×1018atoms/cm3の濃度で添加する。勿論、質
量分離を行うイオンインプランテーション法を用いても
良い。この工程では、ゲート膜115を介して結晶質シ
リコン膜にリンを添加する。
Here, phosphorus is added at a concentration of 1 × 10 18 atoms / cm 3 by an ion doping method in which phosphine (PH 3 ) is plasma-excited without mass separation. Of course, an ion implantation method for performing mass separation may be used. In this step, phosphorus is added to the crystalline silicon film via the gate film 115.

【0065】次に、600〜1000℃(好ましくは7
00〜800℃)の不活性雰囲気中で熱処理を行い、図
2(B)の工程で添加されたリンを活性化する。本実施
例では800℃1時間の熱処理を窒素雰囲気中で行う。
(図2(C))
Next, at 600 to 1000 ° C. (preferably 7 ° C.)
Heat treatment is performed in an inert atmosphere (at 00 to 800 ° C.) to activate the phosphorus added in the step of FIG. In this embodiment, the heat treatment at 800 ° C. for 1 hour is performed in a nitrogen atmosphere.
(Fig. 2 (C))

【0066】この時、同時にリンの添加時に損傷した活
性層及び活性層とゲート絶縁膜との界面を修復すること
が可能である。この活性化工程は電熱炉を用いたファー
ネスアニールが好ましいが、ランプアニールやレーザー
アニールといった光アニールを併用しても良い。
At this time, it is possible to repair the active layer damaged at the time of adding phosphorus and the interface between the active layer and the gate insulating film. In this activation step, furnace annealing using an electric heating furnace is preferable, but optical annealing such as lamp annealing or laser annealing may be used together.

【0067】この工程によりn型不純物領域(b)12
0〜122の境界部、即ち、n型不純物領域(b)の周
囲に存在する真性又は実質的に真性な領域(勿論、p型
不純物領域(b)も含む)との接合部が明確になる。こ
のことは、後にTFTが完成した時点において、LDD
領域とチャネル形成領域とが非常に良好な接合部を形成
しうることを意味する。
By this step, n-type impurity region (b) 12
The boundary portion between 0 and 122, that is, the junction with the intrinsic or substantially intrinsic region (including the p-type impurity region (b)) existing around the n-type impurity region (b) becomes clear. . This means that when the TFT is completed later, LDD
This means that the region and the channel forming region can form a very good junction.

【0068】次に、ゲート配線となる導電膜を形成す
る。なお、ゲート配線は単層の導電膜で形成しても良い
が、必要に応じて二層、三層といった積層膜とすること
が好ましい。本実施例では、第1導電膜123と第2導
電膜124とでなる積層膜を形成する。(図2(D))
Next, a conductive film to be a gate wiring is formed. Note that the gate wiring may be formed using a single-layer conductive film, but is preferably a stacked film such as two layers or three layers as necessary. In this embodiment, a stacked film including the first conductive film 123 and the second conductive film 124 is formed. (FIG. 2 (D))

【0069】ここで第1導電膜123、第2導電膜12
4としては、タンタル(Ta)、チタン(Ti)、モリ
ブデン(Mo)、タングステン(W)、クロム(C
r)、シリコン(Si)から選ばれた元素、または前記
元素を主成分とする導電膜(代表的には窒化タンタル
膜、窒化タングステン膜、窒化チタン膜)、または前記
元素を組み合わせた合金膜(代表的にはMo−W合金
膜、Mo−Ta合金膜、タングステンシリサイド膜等)
を用いることができる。
Here, the first conductive film 123 and the second conductive film 12
4 include tantalum (Ta), titanium (Ti), molybdenum (Mo), tungsten (W), chromium (C
r), an element selected from silicon (Si), or a conductive film containing the above element as a main component (typically, a tantalum nitride film, a tungsten nitride film, a titanium nitride film), or an alloy film combining the above elements ( Typically, a Mo-W alloy film, a Mo-Ta alloy film, a tungsten silicide film, etc.)
Can be used.

【0070】なお、第1導電膜123は10〜50nm
(好ましくは20〜30nm)とし、第2導電膜124
は200〜400nm(好ましくは250〜350n
m)とすれば良い。本実施例では、第1導電膜123と
して、50nm厚の窒化タングステン(WN)膜を、第
2導電膜124として、350nm厚のタングステン膜
を用いる。なお、図示しないが、第1導電膜123の下
にシリコン膜を2〜20nm程度の厚さで形成しておく
ことは有効である。これによりその上に形成される導電
膜の密着性の向上と、酸化防止を図ることができる。
The first conductive film 123 has a thickness of 10 to 50 nm.
(Preferably 20 to 30 nm) and the second conductive film 124
Is 200 to 400 nm (preferably 250 to 350 n
m). In this embodiment, a 50 nm thick tungsten nitride (WN) film is used as the first conductive film 123, and a 350 nm thick tungsten film is used as the second conductive film 124. Although not shown, it is effective to form a silicon film under the first conductive film 123 with a thickness of about 2 to 20 nm. This can improve the adhesion of the conductive film formed thereon and prevent oxidation.

【0071】また、第1導電膜123として窒化タンタ
ル膜、第2導電膜としてタンタル膜を用いることも有効
である。
It is also effective to use a tantalum nitride film as the first conductive film 123 and a tantalum film as the second conductive film.

【0072】次に、第1導電膜123と第2導電膜12
4とを一括でエッチングして400nm厚のゲート配線
125〜128を形成する。この時、制御回路に形成さ
れるゲート配線126、127はn型不純物領域(b)
120〜122の一部とゲート絶縁膜115を介して重
なるように形成する。この重なった部分が後にLov領域
となる。なお、ゲート配線128a、128bは断面では
二つに見えるが実際は連続的に繋がった一つのパターン
から形成されている。(図2(E))
Next, the first conductive film 123 and the second conductive film 12
4 are collectively etched to form gate wirings 125 to 128 having a thickness of 400 nm. At this time, gate wirings 126 and 127 formed in the control circuit are n-type impurity regions (b).
The gate insulating film 115 is formed so as to overlap with a part of the gate insulating films 120 to 122. This overlapping portion will later become a Lov region. Although the gate wirings 128a and 128b appear to be two in cross section, they are actually formed from one continuous pattern. (FIG. 2 (E))

【0073】次に、レジストマスク129を形成し、p
型不純物元素(本実施例ではボロン)を添加して高濃度
にボロンを含む不純物領域130、131を形成する。
本実施例ではジボラン(B26)を用いたイオンドープ
法(勿論、イオンインプランテーション法でも良い)に
より3×1020〜3×1021atoms/cm3(代表的には5
×1020〜1×1021atoms/cm3)濃度でボロンを添加
する。なお、本明細書中では上記濃度範囲でp型不純物
元素を含む不純物領域をp型不純物領域(a)と定義す
る。(図3(A))
Next, a resist mask 129 is formed, and p
The impurity regions 130 and 131 containing boron at a high concentration are formed by adding a type impurity element (boron in this embodiment).
In this embodiment, 3 × 10 20 to 3 × 10 21 atoms / cm 3 (typically, 5 × 10 21 to 3 × 10 21 atoms / cm 3 ) by an ion doping method (of course, an ion implantation method) using diborane (B 2 H 6 ).
Boron is added at a concentration of (× 10 20 to 1 × 10 21 atoms / cm 3 ). In this specification, an impurity region containing a p-type impurity element in the above concentration range is defined as a p-type impurity region (a). (FIG. 3 (A))

【0074】次に、レジストマスク129を除去し、ゲ
ート配線及びpチャネル型TFTとなる領域を覆う形で
レジストマスク132〜134を形成する。そして、n
型不純物元素(本実施例ではリン)を添加して高濃度に
リンを含む不純物領域135〜141を形成する。ここ
でも、フォスフィン(PH3)を用いたイオンドープ法
(勿論、イオンインプランテーション法でも良い)で行
い、この領域のリンの濃度は1×1020〜1×1021at
oms/cm3(代表的には2×1020〜5×102 1atoms/c
m3)とする。(図3(B))
Next, the resist mask 129 is removed, and resist masks 132 to 134 are formed so as to cover the gate wiring and the region to be the p-channel TFT. And n
The impurity regions 135 to 141 containing phosphorus at a high concentration are formed by adding a type impurity element (phosphorus in this embodiment). Also in this case, the ion doping method using phosphine (PH 3 ) (of course, the ion implantation method may be used), and the concentration of phosphorus in this region is 1 × 10 20 to 1 × 10 21 at.
oms / cm 3 (typically 2 × 10 20 ~5 × 10 2 1 atoms / c
m 3 ). (FIG. 3 (B))

【0075】なお、本明細書中では上記濃度範囲でn型
不純物元素を含む不純物領域をn型不純物領域(a)と
定義する。また、不純物領域135〜141が形成され
た領域には既に前工程で添加されたリンまたはボロンが
含まれるが、十分に高い濃度でリンが添加されることに
なるので、前工程で添加されたリンまたはボロンの影響
は考えなくて良い。従って、本明細書中では不純物領域
135〜141はn型不純物領域(a)と言い換えても
構わない。
In this specification, an impurity region containing an n-type impurity element in the above concentration range is defined as an n-type impurity region (a). The region where the impurity regions 135 to 141 are formed contains phosphorus or boron already added in the previous step, but phosphorus is added at a sufficiently high concentration. You do not need to consider the effect of phosphorus or boron. Therefore, in this specification, the impurity regions 135 to 141 may be referred to as n-type impurity regions (a).

【0076】次に、レジストマスク132〜134を除
去し、ゲート配線125〜128をマスクとして自己整
合的にn型不純物元素(本実施例ではリン)を添加す
る。こうして形成された不純物領域143〜146には
前記n型不純物領域(b)の1/2〜1/10(代表的
には1/3〜1/4)の濃度(但し、前述のチャネルド
ープ工程で添加されたボロン濃度よりも5〜10倍高い
濃度、代表的には1×1016〜5×1018atoms/cm3
典型的には3×1017〜3×1018atoms/cm3、)でリ
ンが添加されるように調節する。なお、本明細書中では
上記濃度範囲でn型不純物元素を含む不純物領域(但
し、p型不純物領域(a)を除く)をn型不純物領域
(c)と定義する。(図3(C))
Next, the resist masks 132 to 134 are removed, and an n-type impurity element (phosphorus in this embodiment) is added in a self-aligned manner using the gate wirings 125 to 128 as a mask. The impurity regions 143 to 146 thus formed have a concentration of の to 1/10 (typically 3 to 4) of the n-type impurity region (b) (however, the channel doping step described above). 5 to 10 times higher than the boron concentration added in the step (1), typically 1 × 10 16 to 5 × 10 18 atoms / cm 3 ,
Typically, adjustment is performed so that phosphorus is added at 3 × 10 17 to 3 × 10 18 atoms / cm 3 ). Note that, in this specification, an impurity region containing an n-type impurity element (excluding the p-type impurity region (a)) in the above concentration range is defined as an n-type impurity region (c). (FIG. 3 (C))

【0077】なお、この工程ではゲート配線で隠された
部分を除いて全ての不純物領域にも1×1016〜5×1
18atoms/cm3の濃度でリンが添加されているが、非常
に低濃度であるため各不純物領域の機能には影響を与え
ない。また、n型不純物領域(b)142〜147には
既にチャネルドープ工程で1×1015〜1×1018atom
s/cm3の濃度のボロンが添加されているが、この工程で
はp型不純物領域(b)に含まれるボロンの5〜10倍
の濃度でリンが添加されるので、この場合もボロンはn
型不純物領域(b)の機能には影響を与えないと考えて
良い。
In this step, 1 × 10 16 to 5 × 1 is applied to all the impurity regions except for the portion hidden by the gate wiring.
Although phosphorus is added at a concentration of 0 18 atoms / cm 3 , the function is extremely low and does not affect the function of each impurity region. The n-type impurity regions (b) 142 to 147 have already been formed in the channel doping step at 1 × 10 15 to 1 × 10 18 atoms.
Although boron is added at a concentration of s / cm 3 , phosphorus is added at a concentration of 5 to 10 times that of boron contained in the p-type impurity region (b) in this step.
It may be considered that the function of the type impurity region (b) is not affected.

【0078】次に、第1層間絶縁膜148を形成する。
第1層間絶縁膜148としては、珪素を含む絶縁膜、具
体的には窒化シリコン膜、酸化シリコン膜、窒化酸化シ
リコン膜またはそれらを組み合わせた積層膜で形成すれ
ば良い。また、膜厚は100〜400nmとすれば良
い。本実施例では、プラズマCVD法でSiH4、N
2O、NH3を原料ガスとし、200nm厚の窒化酸化シ
リコン膜(但し窒素濃度が25〜50atomic%)を用い
る。
Next, a first interlayer insulating film 148 is formed.
The first interlayer insulating film 148 may be formed using an insulating film containing silicon, specifically, a silicon nitride film, a silicon oxide film, a silicon nitride oxide film, or a stacked film including a combination thereof. Further, the film thickness may be 100 to 400 nm. In the present embodiment, SiH 4 , N
A silicon nitride oxide film having a thickness of 200 nm (nitrogen concentration: 25 to 50 atomic%) is used with 2 O and NH 3 as source gases.

【0079】その後、それぞれの濃度で添加されたn型
またはp型不純物元素を活性化するために熱処理工程を
行った。この工程はファーネスアニール法、レーザーア
ニール法、ランプアニール法またはそれらを併用して行
うことができる。ファーネスアニール法で行う場合は、
不活性雰囲気中において500〜800℃、好ましくは
550〜600℃で行えば良い。本実施例では600
℃、4時間の熱処理を行い、不純物元素を活性化する。
(図3(D))
Thereafter, a heat treatment step was performed to activate the n-type or p-type impurity element added at each concentration. This step can be performed by furnace annealing, laser annealing, lamp annealing, or a combination thereof. When performing the furnace annealing method,
The heat treatment may be performed at 500 to 800C, preferably 550 to 600C in an inert atmosphere. In this embodiment, 600
A heat treatment is performed at 4 ° C. for 4 hours to activate the impurity element.
(FIG. 3 (D))

【0080】本実施例ではタングステンを配線材料とし
て用いているが、タングステン膜は非常に酸化に弱いこ
とが知られている。即ち、保護膜で覆って酸化してもピ
ンホールが保護膜に存在すればただちに酸化されてしま
う。ところが、本実施例では酸化防止膜としては非常に
有効な窒化シリコン膜を用い、且つ、窒化シリコン膜に
対して窒化酸化シリコン膜を積層しているため、窒化シ
リコン膜のピンホールの問題を気にせずに高い温度で活
性化工程を行うことが可能である。
In this embodiment, tungsten is used as a wiring material, but it is known that a tungsten film is very susceptible to oxidation. That is, even if it is covered with the protective film and oxidized, if the pinhole exists in the protective film, it is immediately oxidized. However, in this embodiment, a very effective silicon nitride film is used as an antioxidant film, and a silicon nitride oxide film is laminated on the silicon nitride film. It is possible to carry out the activation step at a high temperature without having to do so.

【0081】次に、活性化工程の後、3〜100%の水
素を含む雰囲気中で、300〜450℃で1〜4時間の
熱処理を行い、活性層の水素化を行う。この工程は熱的
に励起された水素により半導体層のダングリングボンド
を終端する工程である。水素化の他の手段として、プラ
ズマ水素化(プラズマにより励起された水素を用いる)
を行っても良い。
Next, after the activation step, heat treatment is performed at 300 to 450 ° C. for 1 to 4 hours in an atmosphere containing 3 to 100% hydrogen to hydrogenate the active layer. In this step, dangling bonds in the semiconductor layer are terminated by thermally excited hydrogen. Plasma hydrogenation (using hydrogen excited by plasma) as another means of hydrogenation
May be performed.

【0082】活性化工程を終えたら、第1層間絶縁膜1
48の上に500nm〜1.5μm厚の第2層間絶縁膜
149を形成する。本実施例では第2層間絶縁膜149
として800nm厚の酸化シリコン膜をプラズマCVD
法により形成する。こうして第1層間絶縁膜(窒化酸化
シリコン膜)148と第2層間絶縁膜(酸化シリコン
膜)149との積層膜でなる1μm厚の層間絶縁膜を形
成する。
After the activation step, the first interlayer insulating film 1
A second interlayer insulating film 149 having a thickness of 500 nm to 1.5 μm is formed on the gate insulating film 48. In this embodiment, the second interlayer insulating film 149 is used.
800nm thick silicon oxide film as plasma CVD
It is formed by a method. Thus, a 1 μm-thick interlayer insulating film composed of a stacked film of the first interlayer insulating film (silicon nitride oxide film) 148 and the second interlayer insulating film (silicon oxide film) 149 is formed.

【0083】なお、後の工程で耐熱性が許せば、第2層
間絶縁膜149として、ポリイミド、アクリル、ポリア
ミド、ポリイミドアミド、BCB(ベンゾシクロブテ
ン)等の有機樹脂膜を用いることも可能である。
If heat resistance is allowed in a later step, an organic resin film such as polyimide, acrylic, polyamide, polyimide amide, or BCB (benzocyclobutene) can be used as the second interlayer insulating film 149. .

【0084】その後、それぞれのTFTのソース領域ま
たはドレイン領域に達するコンタクトホールが形成さ
れ、ソース配線150〜153と、ドレイン配線154
〜156を形成する。なお、CMOS回路を形成するた
めにドレイン配線154はpチャネル型TFTとnチャ
ネル型TFTとの間で共通化されている。また、図示し
ていないが、本実施例ではこの配線を、Ti膜を200
nm、Tiを含むアルミニウム膜500nm、Ti膜1
00nmをスパッタ法で連続して形成した3層構造の積
層膜とする。(図4(A))
Thereafter, contact holes reaching the source region or the drain region of each TFT are formed, and the source wirings 150 to 153 and the drain wiring 154 are formed.
To 156 are formed. In order to form a CMOS circuit, the drain wiring 154 is shared between the p-channel TFT and the n-channel TFT. Although not shown, in the present embodiment, this wiring is
nm, Ti-containing aluminum film 500 nm, Ti film 1
A three-layer laminated film having a thickness of 00 nm formed continuously by a sputtering method. (FIG. 4 (A))

【0085】次に、パッシベーション膜157として、
窒化シリコン膜、酸化シリコン膜、または窒化酸化シリ
コン膜で50〜500nm(代表的には200〜300
nm)の厚さで形成する。この時、本実施例では膜の形
成に先立ってH2、NH3等水素を含むガスを用いてプラ
ズマ処理を行い、成膜後に熱処理を行う。この前処理に
より励起された水素が第1、第2層間絶縁膜中に供給さ
れる。この状態で熱処理を行うことで、パッシベーショ
ン膜157の膜質を改善するとともに、第1、第2層間
絶縁膜中に添加された水素が下層側に拡散するため、効
果的に活性層を水素化することができる。
Next, as a passivation film 157,
A silicon nitride film, a silicon oxide film, or a silicon nitride oxide film having a thickness of 50 to 500 nm (typically, 200 to 300 nm);
(nm). At this time, in this embodiment, a plasma treatment is performed using a gas containing hydrogen such as H 2 and NH 3 before forming the film, and a heat treatment is performed after the film is formed. Hydrogen excited by this pretreatment is supplied into the first and second interlayer insulating films. By performing the heat treatment in this state, the film quality of the passivation film 157 is improved, and the hydrogen added to the first and second interlayer insulating films diffuses to the lower layer side, so that the active layer is effectively hydrogenated. be able to.

【0086】また、パッシベーション膜157を形成し
た後に、さらに水素化工程を行っても良い。例えば、3
〜100%の水素を含む雰囲気中で、300〜450℃
で1〜12時間の熱処理を行うと良く、あるいはプラズ
マ水素化法を用いても同様の効果が得られる。なお、水
素化工程後に画素電極とドレイン配線を接続するための
コンタクトホールを形成する位置において、パッシベー
ション膜157に開口部(図示せず)を形成しておいて
も良い。
After the passivation film 157 is formed, a hydrogenation step may be further performed. For example, 3
300 to 450 ° C. in an atmosphere containing 100100% hydrogen
The heat treatment is preferably performed for 1 to 12 hours, or the same effect can be obtained by using a plasma hydrogenation method. Note that an opening (not shown) may be formed in the passivation film 157 at a position where a contact hole for connecting the pixel electrode and the drain wiring is formed after the hydrogenation step.

【0087】その後、有機樹脂からなる第3層間絶縁膜
158を約1μmの厚さに形成する。有機樹脂として
は、ポリイミド、アクリル、ポリアミド、ポリイミドア
ミド、BCB(ベンゾシクロブテン)等を使用すること
ができる。有機樹脂膜を用いることの利点は、成膜方法
が簡単である点や、比誘電率が低いので、寄生容量を低
減できる点、平坦性に優れる点などが上げられる。なお
上述した以外の有機樹脂膜や有機系SiO化合物などを用
いることもできる。ここでは、基板に塗布後、熱重合す
るタイプのポリイミドを用い、300℃で焼成して形成
する。
Then, a third interlayer insulating film 158 made of an organic resin is formed to a thickness of about 1 μm. As the organic resin, polyimide, acrylic, polyamide, polyimide amide, BCB (benzocyclobutene), or the like can be used. The advantages of using an organic resin film include that the film formation method is simple, the parasitic capacitance can be reduced because the relative dielectric constant is low, and the flatness is excellent. Note that an organic resin film or an organic SiO compound other than those described above can also be used. Here, it is formed by baking at 300 ° C. using a type of polyimide which is thermally polymerized after being applied to the substrate.

【0088】次に、画素回路となる領域において、第3
層間絶縁膜158上に遮蔽膜159を形成する。なお、
本明細書中では光と電磁波を遮るという意味で遮蔽膜と
いう文言を用いる。遮蔽膜159はアルミニウム(A
l)、チタン(Ti)、タンタル(Ta)から選ばれた
元素でなる膜またはいずれかの元素を主成分とする膜で
100〜300nmの厚さに形成する。本実施例では1w
t%のチタンを含有させたアルミニウム膜を125nmの
厚さに形成する。
Next, in a region to be a pixel circuit, the third
A shielding film 159 is formed over the interlayer insulating film 158. In addition,
In this specification, the term shielding film is used to mean that light and electromagnetic waves are shielded. The shielding film 159 is made of aluminum (A
1) A film made of an element selected from titanium (Ti) and tantalum (Ta) or a film containing any one of the elements as a main component and having a thickness of 100 to 300 nm. In this embodiment, 1w
An aluminum film containing t% titanium is formed to a thickness of 125 nm.

【0089】なお、第3層間絶縁膜158上に酸化シリ
コン膜等の絶縁膜を5〜50nm形成しておくと、この
上に形成する遮蔽膜の密着性を高めることができる。ま
た、有機樹脂で形成した第3層間絶縁膜158の表面に
CF4ガスを用いたプラズマ処理を施すと、表面改質に
より膜上に形成する遮蔽膜の密着性を向上させることが
できる。
When an insulating film such as a silicon oxide film is formed on the third interlayer insulating film 158 in a thickness of 5 to 50 nm, the adhesion of the shielding film formed thereon can be improved. In addition, when plasma treatment using CF 4 gas is performed on the surface of the third interlayer insulating film 158 formed of an organic resin, adhesion of a shielding film formed on the film can be improved by surface modification.

【0090】また、このチタンを含有させたアルミニウ
ム膜を用いて、遮蔽膜だけでなく他の接続配線を形成す
ることも可能である。例えば、制御回路内で回路間をつ
なぐ接続配線を形成できる。但し、その場合は遮蔽膜ま
たは接続配線を形成する材料を成膜する前に、予め第3
層間絶縁膜にコンタクトホールを形成しておく必要があ
る。
It is also possible to form not only a shielding film but also other connection wirings by using the aluminum film containing titanium. For example, connection wiring for connecting the circuits in the control circuit can be formed. However, in that case, before forming the material for forming the shielding film or the connection wiring, the third
It is necessary to form a contact hole in the interlayer insulating film.

【0091】次に、遮蔽膜159の表面に陽極酸化法ま
たはプラズマ酸化法(本実施例では陽極酸化法)により
20〜100nm(好ましくは30〜50nm)の厚さ
の酸化物160を形成する。本実施例では遮蔽膜159
としてアルミニウムを主成分とする膜を用いたため、陽
極酸化物160として酸化アルミニウム膜(アルミナ
膜)が形成される。
Next, an oxide 160 having a thickness of 20 to 100 nm (preferably 30 to 50 nm) is formed on the surface of the shielding film 159 by anodic oxidation or plasma oxidation (in this embodiment, anodic oxidation). In this embodiment, the shielding film 159 is used.
Is used, an aluminum oxide film (alumina film) is formed as the anodic oxide 160.

【0092】この陽極酸化処理に際して、まず十分にア
ルカリイオン濃度の小さい酒石酸エチレングリコール溶
液を作製する。これは15%の酒石酸アンモニウム水溶
液とエチレングリコールとを2:8で混合した溶液であ
り、これにアンモニア水を加え、pHが7±0.5とな
るように調節する。そして、この溶液中に陰極となる白
金電極を設け、遮蔽膜159が形成されている基板を溶
液に浸し、遮蔽膜159を陽極として、一定(数mA〜
数十mA)の直流電流を流す。
In this anodizing treatment, first, an ethylene glycol tartrate solution having a sufficiently low alkali ion concentration is prepared. This is a solution obtained by mixing a 15% aqueous solution of ammonium tartrate and ethylene glycol at a ratio of 2: 8, and ammonia water is added thereto to adjust the pH to 7 ± 0.5. Then, a platinum electrode serving as a cathode is provided in the solution, and the substrate on which the shielding film 159 is formed is immersed in the solution.
A DC current of several tens mA) is passed.

【0093】溶液中の陰極と陽極との間の電圧は陽極酸
化物の成長に従い時間と共に変化するが、定電流のまま
100V/minの昇圧レートで電圧を上昇させて、到
達電圧45Vに達したところで陽極酸化処理を終了させ
る。このようにして遮蔽膜159の表面には厚さ約50
nmの陽極酸化物160を形成することができる。ま
た、その結果、遮蔽膜159の膜厚は90nmとなる。
なお、ここで示した陽極酸化法に係わる数値は一例にす
ぎず、作製する素子の大きさ等によって当然最適値は変
化しうるものである。
The voltage between the cathode and the anode in the solution changes with time according to the growth of the anodic oxide, but the voltage is increased at a constant current of 100 V / min at a boosting rate to reach the ultimate voltage of 45 V. By the way, the anodizing treatment is terminated. In this way, the surface of the shielding film 159 has a thickness of about 50
nm anodic oxide 160 can be formed. As a result, the thickness of the shielding film 159 becomes 90 nm.
It is to be noted that the numerical values relating to the anodic oxidation method shown here are merely examples, and the optimum values can naturally vary depending on the size of the element to be manufactured.

【0094】また、ここでは陽極酸化法を用いて遮蔽膜
表面のみに絶縁膜を設ける構成としたが、絶縁膜をプラ
ズマCVD法、熱CVD法またはスパッタ法などの気相
法によって形成しても良い。その場合も膜厚は20〜1
00nm(好ましくは30〜50nm)とすることが好
ましい。また、酸化シリコン膜、窒化シリコン膜、窒化
酸化シリコン膜、DLC(Diamond like carbon)
膜、酸化タンタル膜または有機樹脂膜を用いても良い。
さらに、これらを組み合わせた積層膜を用いても良い。
Although the insulating film is provided only on the surface of the shielding film by using the anodic oxidation method here, the insulating film may be formed by a gas phase method such as a plasma CVD method, a thermal CVD method or a sputtering method. good. In this case, the film thickness is 20 to 1
It is preferably set to 00 nm (preferably 30 to 50 nm). In addition, silicon oxide film, silicon nitride film, silicon nitride oxide film, DLC (Diamond like carbon)
A film, a tantalum oxide film, or an organic resin film may be used.
Further, a stacked film combining these may be used.

【0095】次に、第3層間絶縁膜158、パッシベー
ション膜157にドレイン配線156に達するコンタク
トホールを形成し、画素電極161を形成する。なお、
画素電極162は隣接する別の画素の画素電極である。
画素電極161、162は、透過型液晶表示装置とする
場合には透明導電膜を用い、反射型の液晶表示装置とす
る場合には金属膜を用いれば良い。ここでは透過型の液
晶表示装置とするために、酸化インジウム・スズ(IT
O)膜を110nmの厚さにスパッタ法で形成する。
Next, a contact hole reaching the drain wiring 156 is formed in the third interlayer insulating film 158 and the passivation film 157, and a pixel electrode 161 is formed. In addition,
The pixel electrode 162 is a pixel electrode of another adjacent pixel.
The pixel electrodes 161 and 162 may be formed using a transparent conductive film when a transmissive liquid crystal display device is used, and a metal film may be used when a reflective liquid crystal display device is formed. Here, in order to obtain a transmissive liquid crystal display device, indium tin oxide (IT
O) A film is formed to a thickness of 110 nm by a sputtering method.

【0096】また、この時、画素電極161と遮蔽膜1
59とが陽極酸化物160を介して重なり、保持容量
(キャハ゜シタンス・ストレーシ゛)163を形成する。なお、この場
合、遮蔽膜159をフローティング状態(電気的に孤立
した状態)か固定電位、好ましくはコモン電位(データ
として送られる画像信号の中間電位)に設定しておくこ
とが望ましい。
At this time, the pixel electrode 161 and the shielding film 1
59 overlap with each other via the anodic oxide 160 to form a storage capacitance (capacity striation) 163. Note that in this case, it is desirable that the shielding film 159 be set to a floating state (an electrically isolated state) or a fixed potential, preferably a common potential (an intermediate potential of an image signal transmitted as data).

【0097】こうして同一基板上に、制御回路と画素回
路とを有したアクティブマトリクス基板が完成した。な
お、図4(B)においては、制御回路にはpチャネル型
TFT1301、nチャネル型TFT1302、130
3が形成され、画素回路にはnチャネル型TFTでなる
画素TFT1304が形成される。
Thus, an active matrix substrate having a control circuit and a pixel circuit on the same substrate was completed. In FIG. 4B, a p-channel TFT 1301 and n-channel TFTs 1302 and 130 are included in the control circuit.
3 is formed, and a pixel TFT 1304 formed of an n-channel TFT is formed in the pixel circuit.

【0098】制御回路のpチャネル型TFT1301に
は、チャネル形成領域201、ソース領域202、ドレ
イン領域203がそれぞれp型不純物領域(a)で形成
される。但し、厳密にはソース202領域及びドレイン
領域203に1×1016〜5×1018atoms/cm3の濃度
でリンを含んでいる。
In the p-channel TFT 1301 of the control circuit, a channel forming region 201, a source region 202, and a drain region 203 are each formed of a p-type impurity region (a). However, strictly speaking, the source 202 region and the drain region 203 contain phosphorus at a concentration of 1 × 10 16 to 5 × 10 18 atoms / cm 3 .

【0099】また、nチャネル型TFT1302には、
チャネル形成領域204、ソース領域205、ドレイン
領域206、そしてチャネル形成領域とドレイン領域と
の間に、ゲート絶縁膜を介してゲート配線と重なった領
域(本明細書中ではこのような領域をLov領域という。
なお、ovはoverlapの意味で付した。)207が形成さ
れる。この時、Lov領域207は2×1016〜5×10
19atoms/cm3の濃度でリンを含み、且つ、ゲート配線と
全部重なるように形成される。
The n-channel type TFT 1302 includes:
The channel formation region 204, the source region 205, the drain region 206, and a region between the channel formation region and the drain region which overlaps with the gate wiring with a gate insulating film interposed therebetween (in this specification, such a region is referred to as a Lov region That.
In addition, ov is attached with the meaning of overlap. ) 207 is formed. At this time, the Lov area 207 is 2 × 10 16 to 5 × 10
It is formed so as to contain phosphorus at a concentration of 19 atoms / cm 3 and to completely overlap with the gate wiring.

【0100】また、nチャネル型TFT1303には、
チャネル形成領域208、ソース領域209、ドレイン
領域210、そしてチャネル形成領域を挟むようにして
LDD領域211、212が形成される。即ち、ソース
領域とチャネル形成領域との間及びドレイン領域とチャ
ネル形成領域との間にLDD領域が形成される。
The n-channel TFT 1303 includes:
LDD regions 211 and 212 are formed so as to sandwich the channel formation region 208, the source region 209, the drain region 210, and the channel formation region. That is, an LDD region is formed between the source region and the channel formation region and between the drain region and the channel formation region.

【0101】なお、この構造ではLDD領域211、2
12の一部がゲート配線と重なるように配置されたため
に、ゲート絶縁膜を介してゲート配線と重なった領域
(Lov領域)とゲート配線と重ならない領域(本明細書
中ではこのような領域をLoff領域という。なお、offは
offsetの意味で付した。)が実現されている。
In this structure, the LDD regions 211, 2
12 are arranged so as to overlap with the gate wiring, a region (Lov region) that overlaps with the gate wiring via the gate insulating film and a region that does not overlap with the gate wiring (such a region is referred to as Loff region, where off is
Affixed in the meaning of offset. ) Has been realized.

【0102】ここで図6に示す断面図は図4(B)に示
したnチャネル型TFT1303を図3(C)の工程ま
で作製した状態を示す拡大図である。ここに示すよう
に、LDD領域211はさらにLov領域211a、Loff
領域211bに区別できる。また、前述のLov領域21
1aには2×1016〜5×1019atoms/cm3の濃度でリン
が含まれるが、Loff領域211bはその1〜2倍(代表
的には1.2〜1.5倍)の濃度でリンが含まれる。
Here, the cross-sectional view shown in FIG. 6 is an enlarged view showing a state in which the n-channel TFT 1303 shown in FIG. 4B is manufactured up to the step of FIG. As shown here, the LDD region 211 is further divided into Lov regions 211a and Loff regions.
It can be distinguished into the area 211b. Also, the Lov region 21 described above is used.
Although 1a contains phosphorus at a concentration of 2 × 10 16 to 5 × 10 19 atoms / cm 3 , the Loff region 211b has a concentration of 1 to 2 times (typically, 1.2 to 1.5 times). Contains phosphorus.

【0103】また、画素TFT1304には、チャネル
形成領域213、214、ソース領域215、ドレイン
領域216、Loff領域217〜220、Loff領域21
8、219に接したn型不純物領域(a)221が形成
される。この時、ソース領域215、ドレイン領域21
6はそれぞれn型不純物領域(a)で形成され、Loff
領域217〜220はn型不純物領域(c)で形成され
る。
The pixel TFT 1304 includes channel forming regions 213 and 214, a source region 215, a drain region 216, Loff regions 217 to 220, and an Loff region 21.
8, 219 are formed in contact with n-type impurity regions (a) 221. At this time, the source region 215 and the drain region 21
6 are each formed of an n-type impurity region (a),
Regions 217 to 220 are formed by n-type impurity regions (c).

【0104】本実施例では、画素回路および制御回路が
要求する回路仕様に応じて各回路を形成するTFTの構
造を最適化し、半導体装置の動作性能および信頼性を向
上させることができる。具体的には、nチャネル型TF
Tは回路仕様に応じてLDD領域の配置を異ならせ、L
ov領域またはLoff領域を使い分けることによって、同
一基板上に高速動作またはホットキャリア対策を重視し
たTFT構造と、低オフ電流動作を重視したTFT構造
とを実現できる。
In the present embodiment, the structure of the TFT forming each circuit can be optimized according to the circuit specifications required by the pixel circuit and the control circuit, and the operation performance and reliability of the semiconductor device can be improved. Specifically, n-channel type TF
T makes the arrangement of the LDD region different according to the circuit specifications,
By properly using the ov region or the Loff region, a TFT structure emphasizing high-speed operation or measures against hot carriers and a TFT structure emphasizing low off-current operation can be realized on the same substrate.

【0105】例えば、アクティブマトリクス型液晶表示
装置の場合、nチャネル型TFT1302は高速動作を
重視するシフトレジスタ回路、分周波回路、信号分割回
路、レベルシフタ回路、バッファ回路などの制御回路に
適している。即ち、チャネル形成領域とドレイン領域と
の間のみにLov領域を形成することで、できるだけ抵抗
成分を低減させつつホットキャリア対策を重視した構造
となっている。これは上記回路群の場合、ソース領域と
ドレイン領域の機能が変わらず、キャリア(電子)の移
動する方向が一定だからである。
For example, in the case of an active matrix type liquid crystal display device, the n-channel type TFT 1302 is suitable for a control circuit such as a shift register circuit, a frequency dividing circuit, a signal dividing circuit, a level shifter circuit, and a buffer circuit which emphasizes high-speed operation. That is, the Lov region is formed only between the channel formation region and the drain region, so that the resistance component is reduced as much as possible and the hot carrier measures are emphasized. This is because, in the case of the above-described circuit group, the functions of the source region and the drain region do not change and the direction in which carriers (electrons) move is constant.

【0106】但し、必要に応じてチャネル形成領域を挟
んでLov領域を形成することもできる。即ち、ソース領
域とチャネル形成領域の間、及びドレイン領域とチャネ
ル形成領域との間に形成することも可能である。
However, an Lov region can be formed with a channel forming region interposed therebetween, if necessary. That is, it can be formed between the source region and the channel formation region and between the drain region and the channel formation region.

【0107】また、nチャネル型TFT1303はホッ
トキャリア対策と低オフ電流動作の双方を重視するサン
プリング回路(サンプルホールド回路)に適している。
即ち、Lov領域を形成することでホットキャリア対策と
し、さらにLoff領域を形成することで低オフ電流動作
を実現する。また、サンプリング回路はソース領域とド
レイン領域の機能が反転してキャリアの移動方向が18
0°変わるため、ゲート配線を中心に線対称となるよう
な構造としなければならない。なお、場合によってはL
ov領域のみとすることもありうる。
Further, the n-channel type TFT 1303 is suitable for a sampling circuit (sample-and-hold circuit) which emphasizes both hot carrier measures and low off-current operation.
That is, the hot carrier is prevented by forming the Lov region, and a low off-current operation is realized by forming the Loff region. In the sampling circuit, the functions of the source region and the drain region are reversed, and the carrier moving direction is 18
Since the angle is changed by 0 °, the structure must be line-symmetric with respect to the gate wiring. In some cases, L
There may be only the ov region.

【0108】また、nチャネル型TFT1304は低オ
フ電流動作を重視した画素回路、サンプリング回路(サ
ンプルホールド回路)に適している。即ち、オフ電流値
を増加させる要因となりうるLov領域を配置せず、Lof
f領域とオフセット領域を配置することで低オフ電流動
作を実現している。また、制御回路のLDD領域よりも
低い濃度のLDD領域をLoff領域として用いること
で、多少オン電流値が低下しても徹底的にオフ電流値を
低減する対策を打っている。さらに、n型不純物領域
(a)221はオフ電流値を低減する上で非常に有効で
あることが確認されている。
Further, the n-channel TFT 1304 is suitable for a pixel circuit and a sampling circuit (sample-hold circuit) which place importance on low off-current operation. That is, the Lov region, which can be a factor for increasing the off-current value, is not arranged, and
By arranging the f region and the offset region, low off-current operation is realized. Further, by using an LDD region having a lower concentration than the LDD region of the control circuit as the Loff region, a measure is taken to thoroughly reduce the off-current value even if the on-current value is slightly reduced. Further, it has been confirmed that the n-type impurity region (a) 221 is very effective in reducing the off-current value.

【0109】また、チャネル長3〜7μmに対してnチ
ャネル型TFT1302のLov領域207の長さ(幅)
は0.3〜3.0μm、代表的には0.5〜1.5μm
とすれば良い。また、nチャネル型TFT303のLov
領域211a、212aの長さ(幅)は0.3〜3.0μ
m、代表的には0,5〜1.5μm、Loff領域211
b、212bの長さ(幅)は1.0〜3.5μm、代表的
には1.5〜2.0μmとすれば良い。また、画素TF
T1304に設けられるLoff領域217〜220の長
さ(幅)は0.5〜3.5μm、代表的には2.0〜
2.5μmとすれば良い。
The length (width) of the Lov region 207 of the n-channel TFT 1302 for the channel length of 3 to 7 μm.
Is 0.3 to 3.0 μm, typically 0.5 to 1.5 μm
It is good. Also, the Lov of the n-channel TFT 303
The length (width) of the regions 211a and 212a is 0.3 to 3.0 μm.
m, typically 0.5 to 1.5 μm, Loff region 211
The length (width) of b, 212b may be 1.0 to 3.5 μm, typically 1.5 to 2.0 μm. The pixel TF
The length (width) of the Loff regions 217 to 220 provided in T1304 is 0.5 to 3.5 μm, typically 2.0 to 3.5 μm.
It may be 2.5 μm.

【0110】さらに、pチャネル型TFT1301は自
己整合(セルフアライン)的に形成され、nチャネル型
TFT1302〜1304は非自己整合(ノンセルフア
ライン)的に形成されている点も本発明の特徴の一つで
ある。
Further, the p-channel TFT 1301 is formed in a self-aligned (self-aligned) manner, and the n-channel TFTs 1302 to 1304 are formed in a non-self-aligned (non-self-aligned) manner. One.

【0111】また、本実施例では保持容量の誘電体とし
て比誘電率が7〜9と高いアルミナ膜を用いたことで、
必要な容量を形成するために必要な保持容量の占有面積
を少なくすることができる。さらに、本実施例のように
画素TFT上に形成される遮蔽膜を保持容量の一方の電
極とすることで、アクティブマトリクス型液晶表示装置
の画像表示部の開口率を向上させることができる。
In this embodiment, an alumina film having a relative dielectric constant as high as 7 to 9 is used as the dielectric of the storage capacitor.
The area occupied by the storage capacitor required to form the required capacitance can be reduced. Further, by using the shielding film formed on the pixel TFT as one electrode of the storage capacitor as in this embodiment, the aperture ratio of the image display section of the active matrix type liquid crystal display device can be improved.

【0112】なお、本発明は本実施例に示した保持容量
の構造に限定される必要はない。例えば、本出願人によ
る特願平9−316567号出願、特願平9−2734
44号出願または特願平10−254097号出願に記
載された構造の保持容量を用いることもできる。
The present invention need not be limited to the structure of the storage capacitor shown in this embodiment. For example, the present applicant has filed Japanese Patent Application No. 9-316567 and Japanese Patent Application No. 9-2732.
A storage capacitor having a structure described in Japanese Patent Application No. 44 or Japanese Patent Application No. 10-254097 can also be used.

【0113】ここでアクティブマトリクス基板から、ア
クティブマトリクス型液晶表示装置を作製する工程を説
明する。図5に示すように、図4(B)の状態の基板に
対し、配向膜501を形成する。本実施例では配向膜と
してポリイミド膜を用いる。また、対向基板502に
は、透明導電膜503と、配向膜504とを形成する。
なお、対向基板には必要に応じてカラーフィルターや遮
蔽膜を形成しても良い。
Here, a process of manufacturing an active matrix type liquid crystal display device from an active matrix substrate will be described. As shown in FIG. 5, an alignment film 501 is formed on the substrate in the state shown in FIG. In this embodiment, a polyimide film is used as an alignment film. Further, a transparent conductive film 503 and an alignment film 504 are formed over the counter substrate 502.
Note that a color filter and a shielding film may be formed on the counter substrate as needed.

【0114】次に、配向膜を形成した後、ラビング処理
を施して液晶分子がある一定のプレチルト角を持って配
向するように調節する。そして、画素回路と、制御回路
が形成されたアクティブマトリクス基板と対向基板と
を、公知のセル組み工程によってシール材やスペーサ
(共に図示せず)などを介して貼りあわせる。その後、
両基板の間に液晶505を注入し、封止剤(図示せず)
によって完全に封止する。液晶には公知の液晶材料を用
いれば良い。このようにして図5に示すアクティブマト
リクス型液晶表示装置が完成する。
Next, after forming the alignment film, a rubbing treatment is performed to adjust the liquid crystal molecules so as to be aligned with a certain pretilt angle. Then, the pixel circuit, the active matrix substrate on which the control circuit is formed, and the counter substrate are bonded together by a known cell assembling process via a sealing material, a spacer (both not shown), or the like. afterwards,
Liquid crystal 505 is injected between both substrates, and a sealing agent (not shown)
Complete sealing. A known liquid crystal material may be used for the liquid crystal. Thus, the active matrix type liquid crystal display device shown in FIG. 5 is completed.

【0115】[実施例2][Example 2]

【0116】ここでは画素部の画素TFTと、画素部の
周辺に設けられる駆動回路(ソース信号線駆動回路、ゲ
ート信号線駆動回路等)の回路TFTを同一基板上に作
製する方法について工程に従って詳細に説明する。但
し、説明を簡単にするために、CMOS回路と、nチャ
ネル型TFTとを図示することにする。
Here, a method of manufacturing a pixel TFT of a pixel portion and a circuit TFT of a driver circuit (a source signal line driver circuit, a gate signal line driver circuit, and the like) provided around the pixel portion on the same substrate is described in detail according to steps. Will be described. However, a CMOS circuit and an n-channel TFT will be illustrated for the sake of simplicity.

【0117】図5(A)において、6000は耐熱性を
有する基板であり、石英基板、シリコン基板、セラミッ
クス基板、金属基板(代表的にはステンレス基板)を用
いれば良い。どの基板を用いる場合においても、必要に
応じて下地膜(好ましくは珪素を主成分とする絶縁膜)
を設けても構わない。
In FIG. 5A, reference numeral 6000 denotes a substrate having heat resistance, which may be a quartz substrate, a silicon substrate, a ceramic substrate, or a metal substrate (typically, a stainless steel substrate). Regardless of which substrate is used, a base film (preferably, an insulating film containing silicon as a main component) as necessary.
May be provided.

【0118】次に基板表面をフッ素を含むプラズマ60
01aで処理した後、その処理した表面6001b上に
20〜6050nm(好ましくは30〜80nm)の厚
さで非晶質構造を有する半導体膜を、プラズマCVD法
やスパッタ法などの公知の方法で形成する。本実施例で
は、プラズマCVD法で非晶質シリコン膜を53nmの
厚さに形成した。非晶質構造を有する半導体膜として
は、非晶質半導体膜や微結晶半導体膜があり、非晶質シ
リコンゲルマニウム膜などの非晶質構造を有する化合物
半導体膜を適用しても良い。また、下地膜を形成する場
合、下地膜と非晶質シリコン膜とは同じ成膜法で形成す
ることが可能であるので、両者を連続形成しても良い。
下地膜を形成した後、一旦大気雰囲気に晒さないことで
その表面の汚染を防ぐことが可能となり、作製するTF
Tの特性バラツキやしきい値電圧の変動を低減させるこ
とができる。
Next, a plasma 60 containing fluorine is applied to the substrate surface.
After the treatment with 01a, a semiconductor film having an amorphous structure with a thickness of 20 to 6050 nm (preferably 30 to 80 nm) is formed on the treated surface 6001b by a known method such as a plasma CVD method or a sputtering method. I do. In this embodiment, an amorphous silicon film is formed to a thickness of 53 nm by a plasma CVD method. As the semiconductor film having an amorphous structure, there are an amorphous semiconductor film and a microcrystalline semiconductor film, and a compound semiconductor film having an amorphous structure such as an amorphous silicon germanium film may be used. In the case of forming a base film, the base film and the amorphous silicon film can be formed by the same film formation method, and thus both may be formed continuously.
After forming the base film, it is possible to prevent the surface from being contaminated by not once exposing it to the air atmosphere.
Variations in the characteristics of T and fluctuations in the threshold voltage can be reduced.

【0119】そして、公知の結晶化技術を使用して非晶
質シリコン膜から結晶質シリコン膜6002を形成す
る。例えば、レーザー結晶化法や熱結晶化法(固相成長
法)を適用すれば良いが、ここでは、特開平7−603
0652号公報で開示された技術に従って、触媒元素を
用いる結晶化法で結晶質シリコン膜6002を形成し
た。
Then, a crystalline silicon film 6002 is formed from the amorphous silicon film by using a known crystallization technique. For example, a laser crystallization method or a thermal crystallization method (solid phase growth method) may be applied.
According to the technique disclosed in Japanese Patent No. 0652, a crystalline silicon film 6002 was formed by a crystallization method using a catalytic element.

【0120】なお、非晶質珪素膜の結晶化を助長する触
媒元素としてニッケル(Ni)を含有した溶液をスピン
コート法により塗布し、Ni含有層を形成した。また、
触媒元素としてはニッケル以外にも、コバルト(C
o)、鉄(Fe)、パラジウム(Pd)、白金(P
t)、銅(Cu)、金(Au)等を用いることができ
る。
[0120] A solution containing nickel (Ni) as a catalyst element for promoting crystallization of the amorphous silicon film was applied by spin coating to form a Ni-containing layer. Also,
As a catalyst element, in addition to nickel, cobalt (C
o), iron (Fe), palladium (Pd), platinum (P
t), copper (Cu), gold (Au) or the like can be used.

【0121】また、上記触媒元素の添加工程は、レジス
トマスクを利用したイオン注入法またはプラズマドーピ
ング法を用いることもできる。この場合、添加領域の占
有面積の低減、横成長領域の成長距離の制御が容易とな
るので、微細化した回路を構成する際に有効な技術とな
る。
In the step of adding the catalyst element, an ion implantation method using a resist mask or a plasma doping method can be used. In this case, the reduction of the occupied area of the addition region and the control of the growth distance of the lateral growth region are facilitated, so that this is an effective technique when configuring a miniaturized circuit.

【0122】また結晶化の工程に先立って、非晶質シリ
コン膜の含有水素量にもよるが、400〜500℃で1
時間程度の熱処理を行い、含有水素量を5atom%以
下にしてから結晶化させることが望ましい。触媒元素の
添加工程が終了したら、450℃で1時間程度の水素出
しの後、不活性雰囲気、水素雰囲気または酸素雰囲気中
において500〜700℃(代表的には550〜650
℃)の温度で4〜24時間の加熱処理を加えて非晶質シ
リコン膜の結晶化を行う。本実施例では窒素雰囲気で6
00℃、12時間の加熱処理を行い非晶質シリコン膜の
結晶化を行った。
Prior to the crystallization step, depending on the amount of hydrogen contained in the amorphous silicon film, a temperature of 400 to 500 ° C.
It is desirable to perform heat treatment for about an hour to reduce the content of hydrogen to 5 atom% or less before crystallization. After the step of adding the catalyst element is completed, hydrogen is removed at 450 ° C. for about 1 hour, and then 500 to 700 ° C. (typically 550 to 650) in an inert atmosphere, a hydrogen atmosphere, or an oxygen atmosphere.
C.) for 4 to 24 hours to crystallize the amorphous silicon film. In the present embodiment, 6
A heat treatment was performed at 00 ° C. for 12 hours to crystallize the amorphous silicon film.

【0123】非晶質シリコン膜を結晶化させると原子の
再配列が起こり緻密化するので、作製される結晶質シリ
コン膜の厚さは当初の非晶質シリコン膜の厚さ(本実施
例では53nm)よりも1〜15%程度減少した。(図
5(A))。
When the amorphous silicon film is crystallized, the rearrangement of atoms occurs and the film becomes denser. Therefore, the thickness of the crystalline silicon film to be formed is equal to the initial thickness of the amorphous silicon film (in this embodiment, 53 nm). (FIG. 5 (A)).

【0124】そして結晶質シリコン膜6002上に酸化
珪素膜からなる130nmの厚さの保護酸化膜6003
を形成した。そして結晶質シリコン膜6002にゲッタ
リング領域を形成するために、保護酸化膜6003に開
口部6004を形成した。(図5(B))
A 130 nm-thick protective oxide film 6003 made of a silicon oxide film is formed on the crystalline silicon film 6002.
Was formed. Then, an opening 6004 was formed in the protective oxide film 6003 in order to form a gettering region in the crystalline silicon film 6002. (FIG. 5 (B))

【0125】そしてレジストマスク6005を除去した
後に、結晶質シリコン膜6002中のニッケルを除去す
るために、リンをドーピングする。すると、開口部60
04から結晶質シリコン膜6002にリンがドーピング
され、ゲッタリング領域6007が形成される。このと
き、ドーピングの加速電圧と、酸化膜で成る保護酸化膜
6007の厚さを最適化し、リンが保護酸化膜6007
を実質的に突き抜けないようにする。
After removing the resist mask 6005, phosphorus is doped to remove nickel in the crystalline silicon film 6002. Then, the opening 60
From 04, the crystalline silicon film 6002 is doped with phosphorus to form a gettering region 6007. At this time, the acceleration voltage for doping and the thickness of the protective oxide film 6007 made of an oxide film are optimized, and phosphorus is converted to the protective oxide film 6007.
Substantially do not penetrate.

【0126】ドーピングはリン(P)の濃度が1×10
20〜1×1021atoms/cm3程度になるように調
節した。本実施例では、リン(P)の濃度が5×1020
atoms/cm3となるように、イオンドーピング装
置を用いて行った。
In the doping, the concentration of phosphorus (P) is 1 × 10
It was adjusted to be about 20 to 1 × 10 21 atoms / cm 3 . In this embodiment, the concentration of phosphorus (P) is 5 × 10 20
The ion doping apparatus was used to adjust the concentration to atoms / cm 3 .

【0127】なお、イオンドープの際の加速電圧は10
kevとした。10kevの加速電圧であれば、リンは
保護酸化膜6007の厚さを100nm以上とするとほ
とんど通過することができない。
The acceleration voltage during ion doping is 10
kev. At an acceleration voltage of 10 keV, phosphorus can hardly pass through when the thickness of the protective oxide film 6007 is 100 nm or more.

【0128】その後、600℃の窒素雰囲気にて1〜1
2時間(本実施例では12時間)熱アニールし、ニッケ
ル元素のゲッタリングを行った。加熱によりニッケルが
リンに吸い寄せられることになる。600℃の温度のも
とでは、リン原子は膜中をほとんど動かないが、ニッケ
ル原子は数100μm程度またはそれ以上の距離を移動
することができる。このことからリンがニッケルのゲッ
タリングに最も適した元素の1つであることが理解でき
る。(図5(C))
After that, at a temperature of 600 ° C. in a nitrogen atmosphere,
Thermal annealing was performed for 2 hours (12 hours in this embodiment) to perform gettering of the nickel element. The heating causes nickel to be attracted to the phosphorus. At a temperature of 600 ° C., phosphorus atoms hardly move in the film, while nickel atoms can move a distance of several hundred μm or more. From this, it can be understood that phosphorus is one of the most suitable elements for gettering nickel. (FIG. 5 (C))

【0129】次に保護酸化膜6003をマスクとしてエ
ッチングし、ゲッタリング領域6007を除去する。
(図5(D))
Next, the gettering region 6007 is removed by etching using the protective oxide film 6003 as a mask.
(FIG. 5 (D))

【0130】そして保護酸化膜6003を除去した後に
(図6(A))、非晶質シリコン膜6002を覆うよう
に基板6001上に酸化珪素膜からなる酸化膜6008
aを形成した。本実施例では20nmの厚さで形成し
た。(図6(B))
After removing the protective oxide film 6003 (FIG. 6A), an oxide film 6008 made of a silicon oxide film is formed on the substrate 6001 so as to cover the amorphous silicon film 6002.
a was formed. In this embodiment, it is formed with a thickness of 20 nm. (FIG. 6 (B))

【0131】次に結晶質シリコン膜6003を酸化性気
体の雰囲気下でアッシングすることにより、結晶質シリ
コン膜6003のシリコンの密度を上げ、膜を緻密にし
た。本実施例では、950℃で酸素雰囲気下で熱酸化
し、結晶質シリコン膜6003の膜厚を15nm程度減
少させた。(図6(C))
Next, the crystalline silicon film 6003 was ashed in an oxidizing gas atmosphere to increase the density of silicon of the crystalline silicon film 6003 and to make the film dense. In this embodiment, thermal oxidation was performed at 950 ° C. in an oxygen atmosphere to reduce the thickness of the crystalline silicon film 6003 by about 15 nm. (FIG. 6 (C))

【0132】そして熱酸化により厚さが大きくなった熱
処理後酸化膜6008bを除去し(図6(D))、パタ
ーニングすることによって、半導体膜6010、601
1、6012を形成した。(図7(A))
After the heat treatment, the oxide film 6008b whose thickness has been increased by thermal oxidation is removed (FIG. 6D), and the semiconductor films 6010 and 601 are patterned by patterning.
1, 6012 were formed. (FIG. 7 (A))

【0133】そして、半導体膜6010、6011、6
012を覆って第1ゲート絶縁膜6013が形成され
る。代表的には、酸化珪素膜又は窒化珪素膜からなる第
1ゲート絶縁膜6013を、その膜厚が5〜200nm
(好ましくは100〜150nm)となるように形成す
れば良い。本実施例では酸化珪素膜または酸化珪素を主
成分とする膜からなる第1ゲート絶縁膜6013の膜厚
を40nmとした。(図7(B))
Then, the semiconductor films 6010, 6011, 6
A first gate insulating film 6013 is formed to cover 012. Typically, a first gate insulating film 6013 made of a silicon oxide film or a silicon nitride film is formed to a thickness of 5 to 200 nm.
(Preferably 100 to 150 nm). In this embodiment, the first gate insulating film 6013 made of a silicon oxide film or a film containing silicon oxide as a main component has a thickness of 40 nm. (FIG. 7 (B))

【0134】次にレジストマスク6014を利用して第
1ゲート絶縁膜6013の一部をエッチングすることに
より、半導体膜6012の一部を露出させた。そしてリ
ンをドーピングすることによって、Csの一部となる不
純物領域(Cs領域)6015を形成した。ドーピング
は加速電圧10keV程度で行い、リン(P)の濃度が
1×1019〜1×1020atoms/cm3程度になる
ように調節した。本実施例では、リン(P)の濃度が5
×1019atoms/cm3となるように、イオンドー
ピング装置を用いて行った。(図7(C))
Next, a part of the first gate insulating film 6013 was etched using the resist mask 6014 to expose a part of the semiconductor film 6012. Then, an impurity region (Cs region) 6015 to be a part of Cs was formed by doping with phosphorus. The doping was performed at an acceleration voltage of about 10 keV, and the concentration of phosphorus (P) was adjusted to be about 1 × 10 19 to 1 × 10 20 atoms / cm 3 . In this embodiment, the concentration of phosphorus (P) is 5
As a × 10 19 atoms / cm 3, it was performed using an ion doping apparatus. (FIG. 7 (C))

【0135】レジストマスク6014を除去した後、第
2ゲート絶縁膜6016を形成した。代表的には、第2
ゲート絶縁膜6016の膜厚は5〜200nm(好まし
くは100〜150nm)とすれば良い。本実施例では
窒化珪素膜からなる第2ゲート絶縁膜6016を、その
膜厚が20nmとなるように形成した。(図7(D))
After removing the resist mask 6014, a second gate insulating film 6016 was formed. Typically, the second
The thickness of the gate insulating film 6016 may be 5 to 200 nm (preferably 100 to 150 nm). In this embodiment, the second gate insulating film 6016 made of a silicon nitride film is formed so as to have a thickness of 20 nm. (FIG. 7 (D))

【0136】そして第1導電膜6017及び第2導電膜
6018を順に形成した。本実施例ではゲート電極を多
層構造とするが、ゲート電極を単層で形成していてもよ
い。
Then, a first conductive film 6017 and a second conductive film 6018 were sequentially formed. Although the gate electrode has a multilayer structure in this embodiment, the gate electrode may be formed as a single layer.

【0137】そして開口部6004及び結晶質シリコン
膜6002のpチャネル型TFTが形成される部分を覆
ってレジストマスク6005を形成した。そして結晶質
シリコン膜6002のnチャネル型TFTが形成される
部分にしきい値電圧を制御する目的で、p型を付与する
不純物としてボロン(B)をドーピングした。ドーピン
グは加速電圧30keV程度で行い、ボロン(B)の濃
度が5×1017〜5×1018atoms/cm3程度に
なるように調節した。本実施例では、ボロン(B)の濃
度が1×1018atoms/cm3となるようにした。
ボロン(B)の添加はイオンドープ法で実施しても良い
し、非晶質シリコン膜を成膜するときに同時に添加して
おくこともできる。そして結晶質シリコン膜6002の
特性によっては、しきい値電圧を制御するためにボロン
(B)ではなくリン(P)を添加しても良い。ここでの
ボロン(B)添加は必ずしも必要でないが、結晶質シリ
コン膜6002のボロン(B)を添加した部分(チャネ
ルドープ部)6006はnチャネル型TFTのしきい値
電圧を所定の範囲内に収めるために形成することが好ま
しかった。(図8(A))
Then, a resist mask 6005 was formed to cover the opening 6004 and the portion of the crystalline silicon film 6002 where the p-channel TFT was to be formed. Then, in order to control the threshold voltage, a portion of the crystalline silicon film 6002 where the n-channel TFT is formed is doped with boron (B) as an impurity imparting p-type. The doping was performed at an acceleration voltage of about 30 keV, and the concentration of boron (B) was adjusted to be about 5 × 10 17 to 5 × 10 18 atoms / cm 3 . In this embodiment, the concentration of boron (B) is set to 1 × 10 18 atoms / cm 3 .
Boron (B) may be added by an ion doping method, or may be added simultaneously with the formation of the amorphous silicon film. Then, depending on the characteristics of the crystalline silicon film 6002, phosphorus (P) may be added instead of boron (B) in order to control the threshold voltage. Although the addition of boron (B) here is not necessarily required, a portion (channel doping portion) 6006 of the crystalline silicon film 6002 to which boron (B) is added can set the threshold voltage of the n-channel TFT within a predetermined range. It was preferable to form to fit. (FIG. 8A)

【0138】第1導電膜6017はn型の不純物を有す
る結晶質シリコン膜であり、CVD法を用いて150n
mの膜厚で形成されている。また第2導電膜6018は
タングステンシリサイドであり、スパッタリングにより
150nmの膜厚で形成されている。(図8(B))こ
の場合、金属膜を用いるよりも若干抵抗が上がるが、金
属シリサイド膜と珪素膜との積層構造は耐熱性も高く、
酸化にも強いので有効な構造である。なお第1導電膜6
021は窒化タンタル(TaN)、窒化タングステン
(WN)、窒化チタン(TiN)膜、窒化モリブデン
(MoN)、タングステンシリサイド、チタンシリサイ
ドまたはモリブデンシリサイドで形成しても良く、第2
導電膜6022はタンタル(Ta)、チタン(Ti)、
モリブデン(Mo)、タングステン(W)から選ばれた
元素、または前記元素を主成分とする合金か、前記元素
を組み合わせた合金膜(代表的にはMo−W合金膜、M
o−Ta合金膜)で形成しても良い。
The first conductive film 6017 is a crystalline silicon film having an n-type impurity, and is 150 nm thick by using the CVD method.
m. The second conductive film 6018 is tungsten silicide and is formed with a thickness of 150 nm by sputtering. (FIG. 8B) In this case, although the resistance is slightly increased as compared with the case of using the metal film, the laminated structure of the metal silicide film and the silicon film has high heat resistance.
This is an effective structure because it is resistant to oxidation. The first conductive film 6
021 may be formed of tantalum nitride (TaN), tungsten nitride (WN), titanium nitride (TiN) film, molybdenum nitride (MoN), tungsten silicide, titanium silicide, or molybdenum silicide;
The conductive film 6022 is formed using tantalum (Ta), titanium (Ti),
An element selected from molybdenum (Mo) and tungsten (W), an alloy containing the above element as a main component, or an alloy film combining the above elements (typically, a Mo—W alloy film, M
(o-Ta alloy film).

【0139】次に第1導電膜6017及び第2導電膜6
018をパターニングし、pチャネル型TFTのゲート
電極6020、nチャネル型のTFT6021、602
2、Cs電極6023を形成した。(図8(C))
Next, the first conductive film 6017 and the second conductive film 6
018 is patterned to form a p-channel TFT gate electrode 6020 and n-channel TFTs 6021 and 602.
2. A Cs electrode 6023 was formed. (FIG. 8 (C))

【0140】そしてゲート電極6020、6021、6
022、Cs電極6023をマスクとして利用し、半導
体膜6010、6011及び半導体膜6012の一部に
n型を付与する不純物をドーピングし、不純物領域60
24〜6029を形成した。n型を付与する不純物とし
ては、リン(P)や砒素(As)を用いれば良く、ここ
ではリン(P)を添加すべく、フォスフィン(PH3
を用いたイオンドープ法を適用した。ドーピングは加速
電圧40keV程度で行い、リン(P)の濃度が5×1
17〜5×1018atoms/cm3程度になるように
調節した。本実施例では、不純物領域6024〜602
9のリン(P)の濃度が1×1018atoms/cm3
となるように、イオンドーピング装置を用いて行った。
本明細書中では、ここで形成された不純物領域6024
〜6029に含まれるn型を付与する不純物の濃度を
(n-)と表す。(図8(D))
The gate electrodes 6020, 6021, 6
022, a part of the semiconductor films 6010, 6011 and the semiconductor film 6012 is doped with an impurity imparting n-type by using the Cs electrode
24 to 6029 were formed. Phosphorus (P) or arsenic (As) may be used as the impurity for imparting n-type. In this case, phosphine (PH 3 ) is added to add phosphorus (P).
The ion doping method using is applied. The doping is performed at an acceleration voltage of about 40 keV and the concentration of phosphorus (P) is 5 × 1.
It was adjusted to be about 0 17 to 5 × 10 18 atoms / cm 3 . In this embodiment, the impurity regions 6024 to 602
The phosphorus (P) concentration of 9 is 1 × 10 18 atoms / cm 3
Was performed using an ion doping apparatus.
In this specification, the impurity region 6024 formed here is used.
The concentration of the impurity imparting n-type contained in 6029 is represented by (n−). (FIG. 8 (D))

【0141】次にpチャネル型TFTとなる半導体膜6
010と、nチャネル型TFTとなる半導体膜601
1、6012の一部を覆うようにレジストマスク603
0、6031、6032を形成した。そしてレジストマ
スク6030、6031、6032を利用して半導体膜
6011、6012の一部にn型を付与する不純物をド
ーピングし、不純物領域6033〜6036を形成し
た。
Next, a semiconductor film 6 to be a p-channel type TFT
010 and a semiconductor film 601 to be an n-channel TFT
1, 6012 so as to cover a part of the resist mask 603.
0, 6031 and 6032 were formed. Then, a part of the semiconductor films 6011 and 6012 was doped with an impurity imparting n-type using the resist masks 6030, 6031 and 6032 to form impurity regions 6033 to 6036.

【0142】不純物領域6033〜6036の形成は、
フォスフィン(PH3)を用いたイオンドープ法で行
い、ドーピングは加速電圧40keV程度で行い、リン
(P)の濃度が5×1019〜5×1020atoms/c
3程度になるように調節した。本実施例では、不純物
領域6033〜6036のリン(P)の濃度が1×10
20atoms/cm3となるようにした。本明細書中で
は、ここで形成された不純物領域6033〜6036に
含まれるn型を付与する不純物の濃度を(n+)と表
す。(図9(A))
The formation of the impurity regions 6033 to 6036
Phosphine (PHThree) Using ion doping method
Doping is performed at an acceleration voltage of about 40 keV,
The concentration of (P) is 5 × 1019~ 5 × 1020atoms / c
mThreeIt was adjusted to the extent. In this embodiment, the impurities
The concentration of phosphorus (P) in the regions 6033 to 6036 is 1 × 10
20atoms / cmThreeIt was made to become. In this specification
Are formed in the impurity regions 6033 to 6036 formed here.
The concentration of the impurity that imparts n-type contained is expressed as (n +).
You. (FIG. 9 (A))

【0143】レジストマスク6030〜6032を除去
し、nチャネル型TFTとなる部分及びCsとなる部分
をレジストマスク6039で覆った。そして半導体膜6
010にp型を付与する不純物をドーピングした。本実
施例では、ジボラン(B26)を用いたイオンドープ法
で不純物領域6037、6038を形成した。ドーピン
グは加速電圧40keV程度で行い、ボロン(B)の濃
度が5×1019〜5×1020atoms/cm3程度に
なるように調節した。本実施例では、不純物領域603
7、6038のボロン(B)の濃度が1×1020ato
ms/cm3となるようにした。本明細書中では、ここ
で形成された不純物領域6037、6038に含まれる
p型を付与する不純物元素の濃度を(p+)と表す。
不純物領域6037、6038には、既に前工程で添加
されたリン(P)またはボロン(B)が含まれている
が、それに比して十分に高い濃度でボロン(B)が添加
されるので、p型の導電性が確保され、TFTの特性に
何ら影響を与えることはない。(図9(B))
The resist masks 6030 to 6032 were removed, and the portion to be an n-channel TFT and the portion to be Cs were covered with a resist mask 6039. And the semiconductor film 6
010 was doped with an impurity imparting p-type. In this embodiment, the impurity regions 6037 and 6038 are formed by an ion doping method using diborane (B 2 H 6 ). The doping was performed at an acceleration voltage of about 40 keV, and the concentration of boron (B) was adjusted so as to be about 5 × 10 19 to 5 × 10 20 atoms / cm 3 . In this embodiment, the impurity region 603 is used.
The concentration of boron (B) of 7,6038 is 1 × 10 20 atom
ms / cm 3 . In this specification, the concentration of the impurity element imparting p-type contained in the impurity regions 6037 and 6038 formed here is expressed as (p +).
Although the impurity regions 6037 and 6038 contain phosphorus (P) or boron (B) already added in the previous step, boron (B) is added at a sufficiently high concentration as compared with phosphorus (P) or boron (B). The p-type conductivity is ensured, and does not affect the characteristics of the TFT at all. (FIG. 9 (B))

【0144】レジストマスク6039を除去した後、絶
縁膜6040を形成した。絶縁膜6040は窒化珪素膜
からなり、CVD法によって膜厚70nmに形成され
た。(図9(C))
After removing the resist mask 6039, an insulating film 6040 was formed. The insulating film 6040 is made of a silicon nitride film and has a thickness of 70 nm by a CVD method. (FIG. 9 (C))

【0145】次に窒素雰囲気下、850℃で30分の条
件で加熱することにより、不純物領域に含まれる不純物
が半導体膜6010〜6012内で拡散してゲート電極
6020〜6022の下部にまで広がる。ゲート電極6
020〜6022の下部に位置する不純物領域6041
〜6046をLov領域と称する。またゲート電極60
20〜6022の下部に位置しておらず、不純物領域
(ソース領域またはドレイン領域)6033〜6036
に接している不純物領域6047〜6050をLof領
域と称する。不純物領域6033〜6038、6041
〜6050は上記熱処理によって活性化される。(図1
0(A))
Next, by heating in a nitrogen atmosphere at 850 ° C. for 30 minutes, the impurities contained in the impurity regions diffuse in the semiconductor films 6010 to 6012 and spread to below the gate electrodes 6020 to 6022. Gate electrode 6
Impurity region 6041 located below 0200 to 6022
606046 is referred to as a Lov region. Also, the gate electrode 60
Impurity regions (source regions or drain regions) 6033 to 6036
The impurity regions 6047 to 6050 in contact with are referred to as Lof regions. Impurity regions 6033 to 6038, 6041
~ 6050 are activated by the heat treatment. (Figure 1
0 (A))

【0146】次に酸化シリコン又は酸化窒化シリコンか
らなる第1の層間絶縁膜6052を500〜60500
nmの厚さで形成する。本実施例では、窒化珪素を用い
1000nmの厚さで形成した。その後、ソース領域ま
たはドレイン領域6033〜6038に達するコンタク
トホールを形成し、ソース配線6053、6055、6
057と、ドレイン配線6054、6056、6058
を形成する。なお、図示していないが、本実施例ではこ
のソース配線、ドレイン配線を、Ti膜60nm、窒素
を含むTi膜40nm、Siを含むアルミニウム膜30
0nm、Ti膜100nmをスパッタ法で連続して形成
した4層構造の積層膜とした。(図10(B))
Next, a first interlayer insulating film 6052 made of silicon oxide or silicon oxynitride is
It is formed with a thickness of nm. In this embodiment, silicon nitride is formed with a thickness of 1000 nm. After that, contact holes reaching the source or drain regions 6033 to 6038 are formed, and the source wirings 6053, 6055,
057 and drain wirings 6054, 6056, 6058
To form Although not shown, in this embodiment, the source wiring and the drain wiring are formed of a Ti film 60 nm, a nitrogen-containing Ti film 40 nm, and an Si-containing aluminum film 30.
This was a four-layer laminated film in which 0 nm and a 100 nm Ti film were continuously formed by a sputtering method. (FIG. 10B)

【0147】次にソース配線6053、6055、60
57と、ドレイン配線6054、6056、6058を
覆うように第1層間絶縁膜6052上に窒化珪素膜から
なるパッシベーション膜6060を220nmの厚さで
形成する。(図10(C)) そしてパッシベーション膜6060を覆うようにして第
2層間絶縁膜6061が形成される。この第2層間絶縁
膜6061はアクリル膜からなり、厚さが800nmに
形成される。
Next, source wirings 6053, 6055, and 60
A passivation film 6060 made of a silicon nitride film is formed with a thickness of 220 nm on the first interlayer insulating film 6052 so as to cover the drain wirings 6054, 6056, and 6058. (FIG. 10C) Then, a second interlayer insulating film 6061 is formed so as to cover the passivation film 6060. This second interlayer insulating film 6061 is made of an acrylic film and has a thickness of 800 nm.

【0148】アクリル膜からなる第2層間絶縁膜606
1を150℃、0.3hrの条件で加熱した後、第2層
間絶縁膜6061の上にTi膜またはTiを主成分とす
る厚さが100nmの遮光膜6062を形成する。(図
10(A))
A second interlayer insulating film 606 made of an acrylic film
After the substrate 1 is heated at 150 ° C. for 0.3 hours, a Ti film or a light-shielding film 6062 mainly composed of Ti and having a thickness of 100 nm is formed on the second interlayer insulating film 6061. (FIG. 10A)

【0149】そして、遮光膜6062を覆うように第2
層間絶縁膜6061上に第3層間絶縁膜6063を形成
した。第3層間絶縁膜6063はアクリル膜からなり、
その厚さは500nm〜1000nmで形成される。本
実施例では第3層間絶縁膜6063の厚さを800nm
とした。(図10(B))
Then, the second light-shielding film 6062 is
A third interlayer insulating film 6063 was formed over the interlayer insulating film 6061. The third interlayer insulating film 6063 is made of an acrylic film,
Its thickness is formed between 500 nm and 1000 nm. In this embodiment, the thickness of the third interlayer insulating film 6063 is set to 800 nm.
And (FIG. 10B)

【0150】第3層間絶縁膜6063にはコンタクトホ
ールが形成され、その後、画素電極6064が形成され
る。本実施例では画素電極6064の厚さを2.8μm
とした。画素電極6064はコンタクトホールを介して
ドレイン配線6058と電気的に接続される。画素電極
6064は透明導電膜を用いれば良い。(図10
(C))
A contact hole is formed in the third interlayer insulating film 6063, and then a pixel electrode 6064 is formed. In this embodiment, the thickness of the pixel electrode 6064 is 2.8 μm
And The pixel electrode 6064 is electrically connected to a drain wiring 6058 through a contact hole. The pixel electrode 6064 may be formed using a transparent conductive film. (FIG. 10
(C))

【0151】以上のように、本発明の半導体装置はドラ
イバー回路および画素マトリクス回路に様々な特徴を有
しており、これらの相乗効果によって明るく高精細な画
像が得られ、動作性能および信頼性の高い電気光学装置
を得る。そして、そのような電気光学装置を部品として
搭載した高性能な電子機器を得る。
As described above, the semiconductor device of the present invention has various features in the driver circuit and the pixel matrix circuit. A bright and high-definition image can be obtained by a synergistic effect of these, and the operation performance and the reliability are improved. Obtain a high electro-optical device. Then, a high-performance electronic device in which such an electro-optical device is mounted as a component is obtained.

【0152】[実施例3]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電気光学装置(アクティ
ブマトリクス型液晶ディスプレイ、アクティブマトリク
ス型ELディスプレイ、アクティブマトリクス型ECデ
ィスプレイ)に用いることができる。即ち、それら電気
光学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 3] A CMOS circuit and a pixel portion formed by implementing the present invention are used for various electro-optical devices (active matrix liquid crystal display, active matrix EL display, active matrix EC display). Can be. That is, the invention of the present application can be applied to all electronic devices in which these electro-optical devices are incorporated in a display unit.

【0153】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14、図15及び図16に示す。
Such electronic devices include a video camera, digital camera, projector (rear or front type), head mounted display (goggle type display), car navigation, 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. 14, 15 and 16.

【0154】図14(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. 14A 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.

【0155】図14(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. 14B 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.

【0156】図14(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. 14C 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.

【0157】図14(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. 14D 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.

【0158】図14(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. 14E 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.

【0159】図14(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. 14F shows a digital camera, which includes a main body 2501, a display section 2502, an eyepiece section 2503, operation switches 2504, an image receiving section (not shown), and the like. The present invention can be applied to the display portion 2502 and other signal control circuits.

【0160】図15(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. 15A 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.

【0161】図15(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. 15B 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.

【0162】なお、図15(C)は、図15(A)及び
図15(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15(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. 15C is a diagram showing an example of the structure of the projection devices 2601 and 2702 in FIGS. 15A and 15B. 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. Further, 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 the optical path indicated by the arrow in FIG. Good.

【0163】また、図15(D)は、図15(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15(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. 15D 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. 15D 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.

【0164】ただし、図15に示したプロジェクターに
おいては、透過型の電気光学装置を用いた場合を示して
おり、反射型の電気光学装置及び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. 15, a case in which a transmissive electro-optical device is used is shown, and examples of application to a reflective electro-optical device and an EL display device are not shown.

【0165】図16(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. 16A 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.

【0166】図16(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. 16B 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.

【0167】図16(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. 16C shows a display, which includes a main body 3101, a support base 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).

【0168】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、2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 various fields. Further, the electronic apparatus according to the present embodiment can be realized by using any combination of the first and second embodiments.

【0169】[実施例4]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 4] In this embodiment, an example in which an EL (electroluminescence) display device is manufactured by using the present invention will be described.

【0170】図17(A)は本願発明を用いたEL表示
装置の上面図である。図117(A)において、401
0は基板、4011は画素部、4012はソース側駆動
回路、4013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FPC401
7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. In FIG. 117A, 401
0 denotes a substrate, 4011 denotes a pixel portion, 4012 denotes a source side driver circuit, 4013 denotes a gate side driver circuit, and the respective driver circuits are connected to the FPC 401 via wirings 4014 to 4016.
7, and connected to an external device.

【0171】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.

【0172】また、図17(B)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
TFT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TFT40
23(但し、ここではEL素子への電流を制御するTF
Tだけ図示している。)が形成されている。これらのT
FT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.
A driving circuit TFT 4022 (here, a CMOS circuit combining an n-channel TFT and a p-channel TFT is illustrated) 4022 and a pixel portion TFT 40
23 (however, here, TF for controlling the current to the EL element)
Only T is shown. ) Is formed. These T
The FT may use a known structure (top gate structure or bottom gate structure).

【0173】本願発明は、駆動回路用TFT4022、
画素部用TFT4023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 TFT 4023 for the pixel portion.

【0174】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.

【0175】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.

【0176】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。
[0176] 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.

【0177】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 the EL layer 4029 is formed, a 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.

【0178】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, as the cathode 4030,
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.

【0179】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 shown at 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.

【0180】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.

【0181】さらに、EL素子部を囲むようにして、カ
バー材6000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。
Further, a sealing material is provided inside the cover material 6000 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.

【0182】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.

【0183】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。
Further, 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.

【0184】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。
In the case where 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.

【0185】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 (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.

【0186】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 a light transmitting property.

【0187】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.

【0188】[実施例5]本実施例では、本願発明を用い
て実施例4とは異なる形態のEL表示装置を作製した例
について、図18(A)、(B)を用いて説明する。図
17(A)、(B)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 5] In this embodiment, an example in which an EL display device having a mode different from that of Embodiment 4 is manufactured by using the present invention will be described with reference to FIGS. 17A and 17B denote the same parts, and a description thereof will not be repeated.

【0189】図18(A)は本実施例のEL表示装置の
上面図であり、図18(A)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. 18B is a cross-sectional view taken along line AA ′ of FIG.

【0190】実施例4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。
In accordance with Embodiment 4, a passivation film 6003 is formed to cover the surface of the EL element.

【0191】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 filler 6
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.

【0192】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。
[0192] The filler 6004 may contain a spacer. At this time, the spacer may be a granular substance made of BaO or the like, and the spacer itself may have hygroscopicity.

【0193】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。
In the case where 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.

【0194】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 (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.

【0195】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.

【0196】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。
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.

【0197】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 a 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.

【0198】[実施例6]ここでEL表示パネルにおける
画素部のさらに詳細な断面構造を図19に、上面構造を
図20(A)に、回路図を図20(B)に示す。図1
9、図20(A)及び(B)では共通の符号を用いるの
で互いに参照すれば良い。
[Embodiment 6] Here, a more detailed sectional structure of a pixel portion in an EL display panel is shown in FIG. 19, an upper surface structure is shown in FIG. 20A, and a circuit diagram is shown in FIG. FIG.
9, and in FIGS. 20A and 20B, common reference numerals are used, so that they may be referred to each other.

【0199】図19において、基板3501上に設けら
れたスイッチング用TFT3502は本願発明のNTF
Tを用いて形成される(実施例1、2参照)。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PT
FTを用いて形成しても構わない。
In FIG. 19, the switching TFT 3502 provided on the substrate 3501 is the NTF of the present invention.
It is formed using T (see Examples 1 and 2). 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. In addition, the PT of the present invention
It may be formed using FT.

【0200】また、電流制御用TFT3503は本願発
明の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 the NTFT of 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 a gate wiring for electrically connecting the gate electrodes 39a and 39b of the switching TFT 3502.

【0201】このとき、電流制御用TFT3503が本
願発明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 the present invention. 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.

【0202】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 control TFT 35
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.

【0203】また、図20(A)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35
04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、3
504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)3506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 to be the gate electrode 37 of the current controlling TFT 3503 is 35
In a region indicated by 04, the region overlaps with the drain wiring 40 of the current control TFT 3503 via an insulating film. At this time, 3
In the region indicated by 504, a capacitor is formed. 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 connected to a current supply line (power supply line) 3506, and a constant voltage is constantly applied.

【0204】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 steps due to the TFT using the flattening film 42. Since an EL layer formed later is extremely thin, poor light emission may be caused by 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.

【0205】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 highly reflective conductive film.
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.

【0206】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-based materials include polyparaphenylenevinylene (PPV), polyvinylcarbazole (PVK), and polyfluorene.

【0207】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。
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.

【0208】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, cyanopolyphenylene vinylene is used for a light emitting layer emitting red light, polyphenylene vinylene is used for a light emitting layer emitting green light, and polyphenylene vinylene or polyalkylphenylene is used for a light emitting layer emitting blue light. Good. The film thickness is 30-150n
m (preferably 40 to 100 nm).

【0209】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.

【0210】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 in which a polymer material is used for the light emitting layer has been described, 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.

【0211】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, it is possible to form after forming a light-emitting layer or a hole-injecting layer with low heat resistance. A material that can form a film at a temperature as low as possible is preferable.

【0212】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36
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.

【0213】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.

【0214】以上のように本願発明の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 the present invention has a pixel portion composed of pixels having a structure as shown in FIG. 19, and a switching TFT having a sufficiently low off-state current value and a current controlling portion having a strong resistance to hot carrier injection. And a TFT. Therefore, an EL display panel having high reliability and capable of displaying a good image can be obtained.

【0215】なお、本実施例の構成は、実施例1、2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3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 the present embodiment can be implemented by freely combining with the structures of the first and second embodiments.
In addition, as a display unit of the electronic device of the third embodiment, E
It is effective to use the L display panel.

【0216】[実施例7]本実施例では、実施例6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 7] In this embodiment, a structure in which the EL element 3505 is inverted in the pixel portion shown in Embodiment 6 will be described. 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.

【0217】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。作製プロ
セスは実施例1、2を参照すれば良い。
In FIG. 21, a current controlling TFT 350
3 is formed using the PTFT of the present invention. Refer to Embodiments 1 and 2 for the manufacturing process.

【0218】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.

【0219】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。
The banks 51a and 51b made of an insulating film
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.

【0220】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 shown by the arrow.

【0221】なお、本実施例の構成は、実施例1、2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3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 the present embodiment can be implemented by freely combining with the structures of the first and second embodiments.
In addition, as a display unit of the electronic device of the third embodiment, E
It is effective to use the L display panel.

【0222】[実施例8]本実施例では、図20(B)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22(A)〜(C)に示す。なお、本実施例にお
いて、3801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 8] 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, reference numeral 3801 denotes a source wiring of the switching TFT 3802, 3803 denotes a gate wiring of the switching TFT 3802, 3804 denotes a current control TFT, 3805 denotes a capacitor, 3806 and 3808 denote a current supply line, and 3807.
Is an EL element.

【0223】図22(A)は、二つの画素間で電流供給
線3806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 an example in which a current supply line 3806 is shared between two pixels. 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.

【0224】また、図22(B)は、電流供給線380
8をゲート配線3803と平行に設けた場合の例であ
る。なお、図22(B)では電流供給線3808とゲー
ト配線3803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 a current supply line 380.
8 is provided in parallel with the gate wiring 3803. Note that FIG. 22B illustrates a structure in which the current supply line 3808 and the gate wiring 3803 are provided so as not to overlap with each other.
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.

【0225】また、図22(C)は、図22(B)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, a current supply line 3808 is provided in parallel with the gate wiring 3803 in the same manner as in the structure of FIG. 22B, and two pixels are connected to the current supply line 3808.
It is characterized in that it is formed so as to be line-symmetric with respect to.
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.

【0226】なお、本実施例の構成は、実施例1、2、
4または5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3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 the present embodiment is similar to that of Embodiments 1, 2,
It can be implemented in any combination with the configuration of 4 or 5. In addition, it is effective to use an EL display panel having the pixel structure of the present embodiment as a display unit of the electronic device of the third embodiment.

【0227】[実施例9]実施例6に示した図20
(A)、(B)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17の場合、電流制御用TF
T3503として実施例1、2に示すような本願発明の
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 9] FIG. 20 shown in Embodiment 6
In FIGS. 7A and 7B, the capacitor 3504 is provided to hold the voltage applied to the gate of the current control TFT 3503; however, the capacitor 3504 can be omitted. In the case of Embodiment 17, the current control TF
Since the NTFT of the present invention as shown in Embodiments 1 and 2 is used as T3503, it has an LDD region provided so as to overlap the gate electrode via the gate insulating film. 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.

【0228】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.

【0229】また、実施例8に示した図22(A),
(B),(C)の構造においても同様に、コンデンサ3
805を省略することは可能である。
In addition, FIG.
Similarly, in the structures (B) and (C), the capacitor 3
It is possible to omit 805.

【0230】なお、本実施例の構成は、実施例1、2、
4〜8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3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 that of Embodiments 1, 2,
The present invention can be implemented by freely combining with the configurations 4 to 8. In addition, it is effective to use an EL display panel having the pixel structure of the present embodiment as a display unit of the electronic device of the third embodiment.

【0231】[0231]

【発明の効果】本願発明により、非晶質半導体膜をハロ
ゲン元素で終端させることで、非晶質半導体膜を熱結晶
化法やレーザー結晶化法を用いて作製される結晶質半導
体膜の配向性を高めることができる。
According to the present invention, by terminating an amorphous semiconductor film with a halogen element, the orientation of a crystalline semiconductor film formed by a thermal crystallization method or a laser crystallization method can be obtained. Can be enhanced.

【0232】さらに、そのような結晶質半導体膜を用い
ることでTFTの特性を向上させ、特性バラツキを低減
させることができる。
Further, by using such a crystalline semiconductor film, the characteristics of the TFT can be improved and the variation in the characteristics can be reduced.

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

【図1】 画素回路と制御回路の作製工程を示す図。FIG. 1 is a diagram illustrating a manufacturing process of a pixel circuit and a control circuit.

【図2】 画素回路と制御回路の作製工程を示す図。FIG. 2 illustrates a manufacturing process of a pixel circuit and a control circuit.

【図3】 画素回路と制御回路の作製工程を示す図。FIG. 3 illustrates a manufacturing process of a pixel circuit and a control circuit.

【図4】 画素回路と制御回路の作製工程を示す図。FIG. 4 is a diagram illustrating a manufacturing process of a pixel circuit and a control circuit.

【図5】 TFTの作製工程を示す図。FIG. 5 is a diagram showing a manufacturing process of a TFT.

【図6】 TFTの作製工程を示す図。FIG. 6 illustrates a manufacturing process of a TFT.

【図7】 TFTの作製工程を示す図。FIG. 7 illustrates a manufacturing process of a TFT.

【図8】 TFTの作製工程を示す図。FIG. 8 illustrates a manufacturing process of a TFT.

【図9】 TFTの作製工程を示す図。FIG. 9 illustrates a manufacturing process of a TFT.

【図10】 TFTの作製工程を示す図。FIG. 10 illustrates a manufacturing process of a TFT.

【図11】 半導体膜の結晶化工程を示す図。FIG. 11 is a diagram illustrating a crystallization step of a semiconductor film.

【図12】 実施形態のTFTの断面を示す図。FIG. 12 is a diagram showing a cross section of a TFT according to the embodiment.

【図13】 半導体膜の結晶化工程を示す図。FIG. 13 is a diagram showing a crystallization step of a semiconductor film.

【図14】 電子機器の一例を示す図。FIG. 14 illustrates an example of an electronic device.

【図15】 電子機器の一例を示す図。FIG. 15 illustrates an example of an electronic device.

【図16】 電子機器の一例を示す図。FIG. 16 illustrates an example of an electronic device.

【図17】 EL表示装置の構造を示す図。FIG. 17 illustrates a structure of an EL display device.

【図18】 EL表示装置の構造を示す図。FIG. 18 illustrates a structure of an EL display device.

【図19】 EL表示装置の構造を示す図。FIG. 19 illustrates a structure of an EL display device.

【図20】 EL表示装置の構造を示す図。FIG. 20 illustrates a structure of an EL display device.

【図21】 EL表示装置の構造を示す図。FIG. 21 illustrates a structure of an EL display device.

【図22】 EL表示装置の構造を示す図。FIG. 22 illustrates a structure of an EL display device.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H01L 21/20 H01L 21/316 M 5F110 21/205 21/318 C 5G435 21/316 21/322 R 29/78 627G 21/318 G02F 1/136 500 21/322 H01L 29/78 617V Fターム(参考) 2H092 JA34 KA05 MA08 MA26 NA24 5C094 AA13 AA21 AA25 AA43 AA56 BA03 BA27 BA43 CA19 DA13 DB01 DB04 EA04 EA05 EA10 EB02 FA01 FA02 FB02 FB03 FB05 FB12 FB14 FB15 GB10 5F045 AA03 AA06 AA08 AB01 AB04 AB06 AC01 AC02 AC17 AF07 AF16 BB12 BB16 CA15 DA61 HA15 HA16 5F052 AA15 CA00 DA02 DB02 DB03 DB07 EA15 FA06 GB05 GB09 JA04 JA10 5F058 BA20 BB04 BB07 BC02 BC04 BC08 BC11 BD01 BD04 BD10 BF07 BF12 BF23 BF29 BF34 BF62 BF63 BF68 BH01 BJ01 BJ10 5F110 AA12 AA30 BB02 BB04 DD01 DD03 DD05 DD06 DD11 DD13 DD14 DD15 DD25 EE01 EE02 EE04 EE05 EE06 EE08 EE14 EE15 EE27 EE44 FF02 FF03 FF04 FF06 FF09 FF23 FF28 FF30 FF36 GG01 GG02 GG25 GG32 GG33 GG34 GG35 GG36 GG43 GG45 GG47 GG52 GG55 HJ01 HJ04 HJ13 HJ18 HJ23 HL03 HL04 HL06 HL12 HM13 HM14 HM15 NN03 NN04 NN22 NN23 NN24 NN27 NN35 NN40 NN44 NN45 NN46 NN47 NN52 NN54 NN55 NN58 NN72 PP01 PP03 PP10 PP13 PP23 PP34 PP35 QQ01 QQ11 QQ19 QQ24 QQ25 QQ28 5G435 AA16 AA17 BB05 BB12 CC09 EE31 HH12 HH13 HH14 KK05──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) H01L 21/20 H01L 21/316 M 5F110 21/205 21/318 C 5G435 21/316 21/322 R 29 / 78 627G 21/318 G02F 1/136 500 21/322 H01L 29/78 617V F term (reference) 2H092 JA34 KA05 MA08 MA26 NA24 5C094 AA13 AA21 AA25 AA43 AA56 BA03 BA27 BA43 CA19 DA13 DB01 DB04 EA04 EA02 EB02 FA01 EB02 FA FB05 FB12 FB14 FB15 GB10 5F045 AA03 AA06 AA08 AB01 AB04 AB06 AC01 AC02 AC17 AF07 AF16 BB12 BB16 CA15 DA61 HA15 HA16 5F052 AA15 CA00 DA02 DB02 DB03 DB07 EA15 FA06 GB05 GB09 JA04 JA10 5F058 BA20 BC10 BF04 BC20 BC04 BF04 BF29 BF34 BF62 BF63 BF68 BH01 BJ01 BJ10 5F110 AA12 AA30 BB02 BB04 DD01 DD03 DD05 DD06 DD11 DD13 DD14 DD15 DD25 EE01 EE02 EE04 EE05 EE06 EE08 EE14 EE15 EE27 EE44 FF02 FF03 FF04 FF06 FF09 FF23 FF28 FF30 FF36 GG01 GG02 GG25 GG32 GG33 GG34 GG35 GG36 GG43 GG45 GG47 GG52 GG55 HJ01 HJ04 HJ13 HJ18 HJ23 HL03 HL04 HL06 HL12 HM13 HM14 HM15 NN03 NN04 NN22 NN23 NN24 NN27 NN35 NN40 NN44 NN45 NN46 NN47 NN52 NN54 NN55 NN58 NN72 PP01 PP03 PP10 PP13 PP23 PP34 PP35 QQ01 QQ11 QQ19 QQ24 QQ25 QQ28 5G435 AA16 AA17 BB05 BB12 CC09 EE31 HH12 HH13 HH14 KK05

Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】基板の表面をハロゲン元素を含むプラズマ
雰囲気に晒す第1の工程と、 前記基板上に非晶質半導体膜を形成する第2の工程と、 前記非晶質半導体膜上に該非晶質半導体膜の結晶化を助
長する触媒元素が含有する層を形成する第3の工程と、 前記非晶質半導体膜を第1の加熱処理により結晶質半導
体膜を形成する第4の工程と、 前記結晶質半導体膜を選択的に除去して島状の結晶質半
導体膜を形成する第5の工程と、 前記島状の結晶質半導体膜上にゲート絶縁膜を形成する
第6の工程と、 前記第6の工程の後にハロゲンを含む酸化雰囲気中で第
2の加熱処理を行う第7の工程とを有することを特徴と
する半導体装置の作製方法。
A first step of exposing the surface of the substrate to a plasma atmosphere containing a halogen element; a second step of forming an amorphous semiconductor film on the substrate; A third step of forming a layer containing a catalytic element that promotes crystallization of the crystalline semiconductor film, a fourth step of forming the crystalline semiconductor film by performing a first heat treatment on the amorphous semiconductor film, A fifth step of selectively removing the crystalline semiconductor film to form an island-shaped crystalline semiconductor film, and a sixth step of forming a gate insulating film on the island-shaped crystalline semiconductor film. And a seventh step of performing a second heat treatment in an oxidizing atmosphere containing halogen after the sixth step.
【請求項2】基板の表面をハロゲン元素を含むプラズマ
雰囲気に晒す第1の工程と、 前記基板上に非晶質半導体膜を形成する第2の工程と、 前記非晶質半導体膜上に該非晶質半導体膜の結晶化を助
長する触媒元素が含有する層を形成する第3の工程と、 前記非晶質半導体膜を第1の加熱処理により結晶質半導
体膜を形成する第4の工程と、 前記結晶質半導体膜の選択された領域にリンを添加する
第5の工程と、 前記結晶化を助長する触媒元素を第2の加熱処理により
前記結晶質半導体膜から除去する第6の工程と、 前記結晶質半導体膜を選択的に除去して島状の結晶質半
導体膜を形成する第7の工程と、 前記島状の結晶質半導体膜上にゲート絶縁膜を形成する
第8の工程と、 前記第7の工程の後にハロゲンを含む酸化雰囲気中で第
2の加熱処理を行う第9の工程とを有することを特徴と
する半導体装置の作製方法。
A first step of exposing a surface of the substrate to a plasma atmosphere containing a halogen element; a second step of forming an amorphous semiconductor film on the substrate; A third step of forming a layer containing a catalytic element that promotes crystallization of the crystalline semiconductor film, a fourth step of forming the crystalline semiconductor film by performing a first heat treatment on the amorphous semiconductor film, A fifth step of adding phosphorus to a selected region of the crystalline semiconductor film, and a sixth step of removing the catalytic element promoting crystallization from the crystalline semiconductor film by a second heat treatment. A seventh step of selectively removing the crystalline semiconductor film to form an island-shaped crystalline semiconductor film, and an eighth step of forming a gate insulating film on the island-shaped crystalline semiconductor film. After the seventh step, the second step is performed in an oxidizing atmosphere containing halogen. The method for manufacturing a semiconductor device, characterized in that it comprises a ninth step of performing heat treatment.
【請求項3】基板の表面をハロゲン元素を含むプラズマ
雰囲気に晒す第1の工程と、 前記基板上に非晶質半導体膜を形成する第2の工程と、 前記非晶質半導体膜上に選択的に第1の絶縁膜を形成す
る第3の工程と、 前記非晶質半導体膜上に該非晶質半導体膜の結晶化を助
長する触媒元素を含有する層を形成する第4の工程と、 前記非晶質半導体膜を第1の加熱処理により結晶質半導
体膜を形成する第5の工程と、 前記第1の絶縁膜を除去する第6の工程と、 前記結晶質半導体膜を選択的に除去して島状の結晶質半
導体膜を形成する第7の工程と、 前記島状の結晶質半導体膜上にゲート絶縁膜を形成する
第8の工程と、 前記第8の工程の後にハロゲンを含む酸化雰囲気中で第
2の加熱処理を行う第9の工程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 first step of exposing a surface of the substrate to a plasma atmosphere containing a halogen element, a second step of forming an amorphous semiconductor film on the substrate, and selecting a step on the amorphous semiconductor film. A third step of forming a first insulating film, a fourth step of forming a layer containing a catalytic element that promotes crystallization of the amorphous semiconductor film on the amorphous semiconductor film, A fifth step of forming a crystalline semiconductor film by performing a first heat treatment on the amorphous semiconductor film, a sixth step of removing the first insulating film, and selectively removing the crystalline semiconductor film. A seventh step of removing and forming an island-shaped crystalline semiconductor film, an eighth step of forming a gate insulating film on the island-shaped crystalline semiconductor film, and halogen after the eighth step. A ninth step of performing a second heat treatment in an oxidizing atmosphere containing A method for manufacturing the body of the device.
【請求項4】基板の表面をハロゲン元素を含むプラズマ
雰囲気に晒す第1の工程と、 前記基板上に非晶質半導体膜を形成する第2の工程と、 前記非晶質半導体膜上に選択的に第1の絶縁膜を形成す
る第3の工程と、 前記非晶質半導体膜上に該非晶質半導体膜の結晶化を助
長する触媒元素を含有する層を形成する第4の工程と、 前記非晶質半導体膜を第1の加熱処理により結晶質半導
体膜を形成する第5の工程と、 前記結晶質半導体膜の選択された領域にリンを添加する
第6の工程と、 前記結晶化を助長する触媒元素を第2の加熱処理により
前記結晶質半導体膜から除去する第7の工程と、 前記第1の絶縁膜を除去する第8の工程と、 前記結晶質半導体膜を選択的に除去して島状の結晶質半
導体膜を形成する第9の工程と、 前記島状の結晶質半導体膜上にゲート絶縁膜を形成する
第10の工程と、 前記第9の工程の後にハロゲンを含む酸化雰囲気中で第
2の加熱処理を行う第11の工程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 first step of exposing a surface of the substrate to a plasma atmosphere containing a halogen element, a second step of forming an amorphous semiconductor film on the substrate, and selecting a step on the amorphous semiconductor film. A third step of forming a first insulating film, a fourth step of forming a layer containing a catalytic element that promotes crystallization of the amorphous semiconductor film on the amorphous semiconductor film, A fifth step of forming a crystalline semiconductor film by performing a first heat treatment on the amorphous semiconductor film, a sixth step of adding phosphorus to a selected region of the crystalline semiconductor film, A seventh step of removing a catalytic element that promotes the above from the crystalline semiconductor film by a second heat treatment, an eighth step of removing the first insulating film, and selectively removing the crystalline semiconductor film. A ninth step of forming an island-shaped crystalline semiconductor film by removing the island-shaped crystalline semiconductor film; A tenth step of forming a gate insulating film on the quality semiconductor film; and an eleventh step of performing a second heat treatment in an oxidizing atmosphere containing halogen after the ninth step. A method for manufacturing a semiconductor device.
【請求項5】請求項1乃至請求項4のいずれか一項にお
いて、前記石英基板の表面をハロゲン元素を含むプラズ
マに晒す工程は、石英基板の表面をハロゲン元素で終端
させることを特徴とする半導体装置の作製方法。
5. The method according to claim 1, wherein the step of exposing the surface of the quartz substrate to a plasma containing a halogen element terminates the surface of the quartz substrate with the halogen element. A method for manufacturing a semiconductor device.
【請求項6】請求項1乃至請求項5のいずれか一項にお
いて、前記ハロゲン元素を含むプラズマは、フッ素原子
またはフッ素ラジカルを含むプラズマであることを特徴
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 plasma containing a halogen element is a plasma containing a fluorine atom or a fluorine radical.
【請求項7】請求項1乃至請求項5のいずれか一項にお
いて、 前記石英基板の表面に晒すハロゲン元素を含むプラズマ
は、四フッ化珪素をプラズマ化したものであることを特
徴とする半導体装置の作製方法。
7. The semiconductor according to claim 1, wherein the plasma containing a halogen element exposed to the surface of the quartz substrate is a plasma of silicon tetrafluoride. Method for manufacturing the device.
【請求項8】請求項1乃至請求項5のいずれか一項おい
て、 前記石英基板の表面に晒すハロゲン元素を含むプラズマ
は、三フッ化窒素をプラズマ化したものであることを特
徴とする半導体装置の作製方法。
8. The plasma according to claim 1, wherein the plasma containing a halogen element exposed to the surface of the quartz substrate is a plasma of nitrogen trifluoride. A method for manufacturing a semiconductor device.
【請求項9】請求項1乃至請求項4のいずれか一項にお
いて、 前記触媒元素はニッケル(Ni)、ゲルマニウム(G
e)、鉄(Fe)、パラジウム(Pd)、スズ(S
n)、鉛(Pb)、コバルト(Co)、白金(Pt)、
銅(Cu)、金(Au)であることを特徴とする半導体
装置の作製方法。
9. The method according to claim 1, wherein the catalyst element is nickel (Ni), germanium (G
e), iron (Fe), palladium (Pd), tin (S
n), lead (Pb), cobalt (Co), platinum (Pt),
A method for manufacturing a semiconductor device, comprising copper (Cu) or gold (Au).
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