JP2001196599A - Semiconductor device and manufacturing method therefor - Google Patents

Semiconductor device and manufacturing method therefor

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JP2001196599A
JP2001196599A JP2000327179A JP2000327179A JP2001196599A JP 2001196599 A JP2001196599 A JP 2001196599A JP 2000327179 A JP2000327179 A JP 2000327179A JP 2000327179 A JP2000327179 A JP 2000327179A JP 2001196599 A JP2001196599 A JP 2001196599A
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律子 河崎
Kenji Kasahara
健司 笠原
Hisashi Otani
久 大谷
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To manufacture a crystalline semiconductor film, where the position and size of crystal grain are controlled, and to realize a first TFT by using the crystalline semiconductor film as a TFT channel formation region. SOLUTION: A strip-like first insulating layer 1002 is formed on a glass substrate 1001, over which a second insulating layer 1003 is formed, and then an island-like semiconductor layer 1004 id formed over it. The both surfaces of glass substrate are irradiated with laser beam, to cause the island-like semiconductor layer to crystallize.

Description

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

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、絶縁表面を有する
基板上に形成する結晶構造を有する半導体膜の作製方
法、並びに該半導体膜を活性層に用いた半導体装置の作
製方法に関する。特に、結晶質半導体で活性層を形成し
た薄膜トランジスタの作製方法に関する。尚、本明細書
中において半導体装置とは、半導体特性を利用すること
で機能しうる装置全般を指し、薄膜トランジスタを用い
て形成されるアクティブマトリクス駆動方式の液晶表示
装置に代表される電気光学装置、およびそのような電気
光学装置を部品として搭載した電子機器を範疇とする。
The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor film having a crystal structure formed on a substrate having an insulating surface, and a method for manufacturing a semiconductor device using the semiconductor film as an active layer. In particular, the present invention relates to a method for manufacturing a thin film transistor in which an active layer is formed using a crystalline semiconductor. Note that in this specification, a semiconductor device refers to any device that can function by utilizing semiconductor characteristics, and includes an electro-optical device represented by an active matrix driving liquid crystal display device formed using a thin film transistor; Also, an electronic device including such an electro-optical device as a component is included in the category.

【0002】[0002]

【従来の技術】絶縁表面を有する透光性基板上に非晶質
半導体膜を形成し、レーザーアニール法やファーネスア
ニール炉を用いた熱処理(以下、熱アニール法と呼ぶ)
で結晶化させた結晶質半導体膜を薄膜トランジスタ(Th
in Film Transistor:以下、TFTと記す)の活性層に
用いる技術が開発されている。絶縁表面を有する透光性
基板には、バリウムホウケイ酸ガラスやアルミノホウケ
イ酸ガラスなどのガラス基板が多くの場合用いられてい
る。このようなガラス基板は石英基板と比べ耐熱性は劣
るものの市販価格は安価であり、また大面積基板を容易
に製造できる利点を有している。
2. Description of the Related Art An amorphous semiconductor film is formed on a light-transmitting substrate having an insulating surface, and is subjected to a heat treatment using a laser annealing method or a furnace annealing furnace (hereinafter referred to as a thermal annealing method).
The crystalline semiconductor film crystallized by
Techniques for use in the active layer of in Film Transistor (hereinafter referred to as TFT) have been developed. As a light-transmitting substrate having an insulating surface, a glass substrate such as barium borosilicate glass or aluminoborosilicate glass is often used. Such a glass substrate is inferior in heat resistance to a quartz substrate, but is commercially available at a low price, and has the advantage that a large-area substrate can be easily manufactured.

【0003】レーザーアニール法はガラス基板の温度を
あまり上昇させず、非晶質半導体膜にのみ高いエネルギ
ーを与えて結晶化させることができる結晶化技術として
知られている。特に、波長400nm以下の短波長光を
発振するエキシマレーザーは、このレーザーアニール法
の開発当初から用いられてきた代表的なレーザーであ
る。近年ではその他に固体レーザーのYAGレーザーを
用いる技術も開発されている。これらのレーザーアニー
ル法は、レーザービームを被照射面においてスポット状
や線状となるように光学系で加工し、その加工されたレ
ーザー光で基板上の被照射面を走査すること(レーザー
光の照射位置を被照射面に対して相対的に移動させる)
により行う。例えば、線状レーザー光を用いたエキシマ
レーザーアニール法は、その長手方向と直角な方向だけ
の走査で被照射面全体をレーザーアニールすることも可
能であり、生産性に優れることからTFTを用いる液晶
表示装置の製造技術として主流となりつつある。その技
術は一枚のガラス基板上に画素部を形成するTFT(画
素TFT)と、画素部の周辺に設けられる駆動回路のT
FTを形成したモノシリック型の液晶表示装置を可能と
した。
[0003] The laser annealing method is known as a crystallization technique capable of imparting high energy only to an amorphous semiconductor film for crystallization without increasing the temperature of a glass substrate so much. In particular, an excimer laser that oscillates short-wavelength light having a wavelength of 400 nm or less is a typical laser that has been used since the beginning of development of this laser annealing method. In recent years, a technique using a solid-state laser, such as a YAG laser, has also been developed. In these laser annealing methods, a laser beam is processed by an optical system so as to form a spot or a line on the surface to be irradiated, and the surface to be irradiated on a substrate is scanned with the processed laser light (the laser light Move the irradiation position relatively to the irradiated surface)
Performed by For example, in the excimer laser annealing method using linear laser light, it is possible to perform laser annealing on the entire irradiated surface by scanning only in a direction perpendicular to the longitudinal direction, and since liquid crystal using TFTs is excellent in productivity, It is becoming mainstream as a display device manufacturing technique. The technology uses a TFT (pixel TFT) for forming a pixel portion on a single glass substrate and a TFT for a driving circuit provided around the pixel portion.
This enables a monolithic liquid crystal display device having an FT formed thereon.

【0004】しかし、非晶質半導体膜をレーザーアニー
ルして作製される結晶質半導体膜は複数の結晶粒が集合
したものであり、その結晶粒の位置と大きさはランダム
なものであった。ガラス基板上に作製されるTFTは、
素子分離のために結晶質半導体層を島状のパターンに分
離して形成している。その場合、結晶粒の位置や大きさ
を指定して形成することはできなかった。結晶粒の界面
(結晶粒界)には、非晶質構造や結晶欠陥などに起因す
る再結合中心や捕獲中心や結晶粒界におけるポテンシャ
ル準位の影響により、キャリアの電流輸送特性が低下さ
せる原因があることが知られている。しかし、結晶の性
質がTFTの特性に重大な影響を及ぼすチャネル形成領
域を、結晶粒界の影響を排除して単一の結晶粒で形成す
ることは殆ど不可能であった。そのため結晶質シリコン
膜を活性層とするTFTは、単結晶シリコン基板に作製
されるMOSトランジスタの特性と同等なものは今日ま
で得られていない。
[0004] However, a crystalline semiconductor film produced by laser annealing an amorphous semiconductor film is a collection of a plurality of crystal grains, and the position and size of the crystal grains are random. TFT fabricated on a glass substrate,
For element isolation, the crystalline semiconductor layer is formed in an island pattern. In that case, it was not possible to form the crystal grains by designating the position and size of the crystal grains. At the interface of crystal grains (grain boundaries), the current transport characteristics of carriers are degraded by the influence of recombination centers, trapping centers, and potential levels at the crystal grain boundaries caused by the amorphous structure and crystal defects. It is known that there is. However, it has been almost impossible to form a channel forming region in which the properties of the crystal have a significant effect on the characteristics of the TFT with a single crystal grain excluding the influence of the crystal grain boundary. For this reason, a TFT using a crystalline silicon film as an active layer has not been obtained to date that has the same characteristics as those of a MOS transistor manufactured on a single crystal silicon substrate.

【0005】このような問題点を解決するために、結晶
粒を大きく成長させる試みがなされている。例え
ば、「"High-Mobility Poly-Si Thin-Film Transistors
Fabricatedby a Novel Excimer Laser Crystallizatio
n Method", K.Shimizu, O.Sugiura and M.Matumura, IE
EE Transactions on Electron Devices vol.40, No.1,
pp112-117,1993」には、基板上にSi/SiO2/Si
の3層構造の膜を形成し、エキシマレーザー光をその膜
側と基板側の両側から照射するレーザーアニール法につ
いての報告がある。その方法によれば、ある所定のエネ
ルギー強度でレーザー光を照射することにより結晶粒の
大粒形化を図ることができることが示されている。
[0005] In order to solve such problems, attempts have been made to increase the size of crystal grains. For example, "" High-Mobility Poly-Si Thin-Film Transistors
Fabricatedby a Novel Excimer Laser Crystallizatio
n Method ", K.Shimizu, O.Sugiura and M.Matumura, IE
EE Transactions on Electron Devices vol.40, No.1,
pp. 112-117, 1993 ”describes that Si / SiO 2 / Si
There is a report on a laser annealing method in which a film having a three-layer structure is formed and excimer laser light is irradiated from both the film side and the substrate side. According to this method, it is disclosed that crystal grains can be made large by irradiating a laser beam with a certain energy intensity.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】上記Ishiharaらの方法
は、非晶質シリコン膜の下地材料の熱特性を局所的に変
化させて、基板への熱の流れを制御して温度勾配を持た
せることを特徴としている。しかしながら、そのために
ガラス基板上に高融点金属層/酸化シリコン層/半導体
膜の3層構造を形成している。この半導体膜を活性層と
してトップゲート型のTFTを形成することは構造的に
は可能であるが、半導体膜と高融点金属層との間に設け
られた酸化シリコン膜により寄生容量が発生するので、
消費電力が増加し、TFTの高速動作を実現することは
困難となる。
According to the method of Ishihara et al., The thermal characteristics of the underlying material of the amorphous silicon film are locally changed to control the flow of heat to the substrate to provide a temperature gradient. It is characterized by: However, for this purpose, a three-layer structure of a refractory metal layer / a silicon oxide layer / a semiconductor film is formed on a glass substrate. Although it is structurally possible to form a top gate type TFT using this semiconductor film as an active layer, parasitic capacitance is generated by a silicon oxide film provided between the semiconductor film and the high melting point metal layer. ,
Power consumption increases, and it becomes difficult to realize high-speed operation of the TFT.

【0007】一方、高融点金属層をゲート電極とするこ
とにより、ボトムゲート型または逆スタガ型のTFTに
対しては有効に適用できうると考えられる。しかし、前
記3層構造において、半導体膜の厚さを除いたとして
も、高融点金属層と酸化シリコン層の膜厚は、結晶化工
程において適した膜厚と、TFT素子としての特性にお
いて適した膜厚とは必ずしも一致しないので、結晶化工
程における最適設計と素子構造の最適設計とを両方同時
に満足することはできない。
On the other hand, it is considered that by using a high melting point metal layer as a gate electrode, it can be effectively applied to a bottom gate type or inverted stagger type TFT. However, in the three-layer structure, even if the thickness of the semiconductor film is excluded, the thicknesses of the refractory metal layer and the silicon oxide layer are suitable for the crystallization step and for the characteristics as the TFT element. Since the film thickness does not always coincide with each other, it is impossible to satisfy both the optimum design in the crystallization step and the optimum design of the element structure at the same time.

【0008】また、透光性のない高融点金属層をガラス
基板の全面に形成すると、透過型の液晶表示装置を製作
することは不可能である。高融点金属層は熱伝導率が高
いという点では有用であるが、高融点金属材料として使
用されるクロム(Cr)膜やチタン(Ti)膜は内部応
力が高いので、ガラス基板との密着性に問題が生じる可
能性が高い。さらに、内部応力の影響はこの上層に形成
する半導体膜へも及び、形成された結晶性半導体膜に歪
みを与える力として作用する可能性が大きい。
Further, if a high melting point metal layer having no translucency is formed on the entire surface of a glass substrate, it is impossible to manufacture a transmission type liquid crystal display device. The high melting point metal layer is useful in that it has a high thermal conductivity, but the chromium (Cr) film and titanium (Ti) film used as the high melting point metal material have high internal stress, so that the adhesion to the glass substrate is high. Is likely to cause problems. Further, the influence of the internal stress extends to the semiconductor film formed thereon, and there is a great possibility that the internal stress acts as a force for giving a strain to the formed crystalline semiconductor film.

【0009】一方、TFTにおいて重要な特性パラメー
タであるしきい値電圧(以下、Vthと記す)を所定の範
囲内に制御するためには、チャネル形成領域の価電子制
御の他に、活性層に密接して絶縁膜で形成する下地膜や
ゲート絶縁膜の荷電欠陥密度を低減さることや、その内
部応力のバランスを考慮する必要があつた。このような
要求に対して、酸化シリコン膜や酸化窒化シリコン膜な
どのシリコンを構成元素として含む材料が適していた。
従って、温度勾配を持たせるために高融点金属層を設け
ることは、そのバランスを崩してしまうことが懸念され
る。
On the other hand, in order to control a threshold voltage (hereinafter, referred to as Vth), which is an important characteristic parameter in a TFT, within a predetermined range, in addition to controlling valence electrons in a channel forming region, the active layer needs to be controlled. It is necessary to reduce the charge defect density of a base film and a gate insulating film which are closely formed by an insulating film and to consider a balance of internal stresses. In response to such demands, materials containing silicon as a constituent element, such as a silicon oxide film and a silicon oxynitride film, have been suitable.
Therefore, there is a concern that providing a high-melting-point metal layer to have a temperature gradient will break the balance.

【0010】本発明はこのような問題点を解決するため
の技術であり、結晶粒の位置とその大きさを制御した結
晶質半導体膜を作製し、さらにその結晶質半導体膜をT
FTのチャネル形成領域に用いることにより高速動作が
可能なTFTを実現する。さらに、そのようなTFTを
透過型の液晶表示装置やエレクトロルミネッセンス材料
を持った表示装置などのさまざまな半導体装置に適用で
きる技術を提供することを目的とする。
The present invention is a technique for solving such a problem, in which a crystalline semiconductor film in which the positions and the sizes of crystal grains are controlled is manufactured, and the crystalline semiconductor film is formed by T
A TFT capable of high-speed operation is realized by using the TFT in a channel formation region of an FT. Further, another object of the present invention is to provide a technique in which such a TFT can be applied to various semiconductor devices such as a transmission type liquid crystal display device and a display device having an electroluminescent material.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】ガラスなどの基板上に形
成した非晶質半導体層から結晶質半導体層を形成する方
法にレーザーアニール法を用いる。本発明のレーザーア
ニール法は、パルス発振型または連続発光型のエキシマ
レーザー、YAGレーザー、またはアルゴンレーザーを
その光源とし、光学系にて線状または矩形状に形成され
たレーザー光を島状半導体層に対して、島状半導体層が
形成された基板の表側(本明細書中では島状半導体層が
形成されている面と定義する)と裏側(本明細書中では
島状半導体層が形成された面と反対側の面と定義する)
との両方から照射する。
A laser annealing method is used for forming a crystalline semiconductor layer from an amorphous semiconductor layer formed on a substrate such as glass. The laser annealing method of the present invention uses a pulse oscillation type or continuous emission type excimer laser, a YAG laser, or an argon laser as a light source, and applies a linear or rectangular laser light to an island-like semiconductor layer by an optical system. On the other hand, the front side of the substrate on which the island-shaped semiconductor layer is formed (defined as the surface on which the island-shaped semiconductor layer is formed in this specification) and the back side (in this specification, the island-shaped semiconductor layer is formed) Surface is defined as the opposite side)
Irradiate from both.

【0012】図2(A)は本発明のレーザーアニール装
置の構成を示す図である。レーザーアニール装置は、レ
ーザー発振器1201、光学系1100、基板を固定す
るステージ1202を有し、ステージ1202にはヒー
タ1203とヒータコントローラー1204が付加され
て、基板を100〜450℃まで加熱することができ
る。ステージ1202上には反射板1205が設けら
れ、その上に基板1206を設置する。図2(A)にお
ける構成のレーザーアニール装置の構成において、基板
1206の保持方法を図2(B)を用いて説明する。ス
テージ1202に保持された基板1206は、反応室1
213に設置されレーザー光が照射される。反応室内は
図示されていない排気系またはガス系により減圧状態ま
たは不活性ガス雰囲気とすることが可能な構成とし、半
導体膜を汚染させることなく100〜450℃まで加熱
することができる。ステージ1202はガイドレール1
216に沿って反応室内を移動することができ、基板の
全面に線状レーサー光を照射させることができる。レー
ザー光は基板1206の上面に設けられた図示されてい
ない石英製の窓から入射する。また、図2(B)ではこ
の反応室1213にトランスファー室1210、中間室
1211、ロード・アンロード室1212が接続し、仕
切弁1217、1218で分離されている。ロード・ア
ンロード室1212には複数の基板を保持することが可
能なカセット1214が設置され、トランスファー室1
210に設けられた搬送機構1215により基板が搬送
される。基板1206'は搬送中の基板を表す。こうの
うような構成とすることによりレーザーアニールを減圧
下または不活性ガス雰囲気中で連続して処理することが
できる。
FIG. 2A is a diagram showing a configuration of a laser annealing apparatus according to the present invention. The laser annealing apparatus has a laser oscillator 1201, an optical system 1100, and a stage 1202 for fixing a substrate, and a heater 1203 and a heater controller 1204 are added to the stage 1202 so that the substrate can be heated to 100 to 450 ° C. . A reflection plate 1205 is provided on the stage 1202, and a substrate 1206 is set thereon. In the structure of the laser annealing apparatus having the structure in FIG. 2A, a method for holding the substrate 1206 will be described with reference to FIG. The substrate 1206 held on the stage 1202 is
213, and is irradiated with laser light. The reaction chamber can be heated to 100 to 450 ° C. without contaminating the semiconductor film by reducing the pressure or using an inert gas atmosphere by an exhaust system or a gas system (not shown). Stage 1202 is guide rail 1
216 can be moved in the reaction chamber, and the entire surface of the substrate can be irradiated with linear racer light. The laser light enters from a quartz window (not shown) provided on the upper surface of the substrate 1206. In FIG. 2B, a transfer chamber 1210, an intermediate chamber 1211 and a load / unload chamber 1212 are connected to the reaction chamber 1213, and are separated by gate valves 1217 and 1218. A cassette 1214 capable of holding a plurality of substrates is installed in the load / unload chamber 1212, and the transfer chamber 1
The substrate is transported by a transport mechanism 1215 provided in 210. The substrate 1206 'represents the substrate being transported. With such a configuration, laser annealing can be continuously performed under reduced pressure or in an inert gas atmosphere.

【0013】図3は図2(A)で示したレーザーアニー
ル装置の光学系1100の基本的な構成を説明する図で
ある。レーザー発振器1101にはエキシマレーザーや
YAGレーザー、またはアルゴンレーザーなどを適用す
る。図3(A)は光学系1100を側面から見た図であ
り、レーザー発振器1101から出たレーザー光はシリ
ンドリカルレンズアレイ1102により縦方向に分割さ
れる。この分割されたレーザー光はシリンドリカルレン
ズ1104により、一旦集光された後広がって、ミラー
1107で反射され、その後、シリンドリカルレンズ1
108により照射面1109で線状レーザー光となるよ
うにする。これにより、線状レーザー光の幅方向のエネ
ルギー分布の均一化を図ることができる。また、図3
(B)は光学系1100を上面から見た図であり、レー
ザー発振器1101から出たレーザー光はシリンドリカ
ルレンズアレイ1103により横方向に分割される。そ
の後、シリンドリカルレンズ1105により、レーザー
光は照射面1109で一つに合成される。これにより、
線状レーザー光の長手方向のエネルギー分布の均一化を
図ることができる。
FIG. 3 is a view for explaining the basic configuration of the optical system 1100 of the laser annealing apparatus shown in FIG. As the laser oscillator 1101, an excimer laser, a YAG laser, an argon laser, or the like is used. FIG. 3A is a diagram of the optical system 1100 viewed from the side, and a laser beam emitted from a laser oscillator 1101 is split in a vertical direction by a cylindrical lens array 1102. The split laser light is once condensed by the cylindrical lens 1104, spreads, is reflected by the mirror 1107, and then is reflected by the cylindrical lens 1104.
By 108, a linear laser beam is formed on the irradiation surface 1109. Thereby, the energy distribution in the width direction of the linear laser light can be made uniform. FIG.
FIG. 11B is a diagram of the optical system 1100 as viewed from above, and the laser light emitted from the laser oscillator 1101 is divided in a horizontal direction by a cylindrical lens array 1103. After that, the laser light is combined into one at the irradiation surface 1109 by the cylindrical lens 1105. This allows
The energy distribution in the longitudinal direction of the linear laser light can be made uniform.

【0014】図1は本発明のレーザーアニール法の概念
を説明する図である。ガラスなどの基板1001上にス
トライプ状または短冊状の第1の絶縁層1002が形成
され、その上に第2の絶縁層1003が形成されてい
る。さらにその上に島状半導体層1004が形成されて
いる。第1の絶縁層1002及び第2の絶縁層1003は
酸化シリコン膜や窒化シリコン膜、酸化窒化シリコン
膜、およびアルミニウムを成分とする絶縁膜などを適用
し、これらの膜単体か若しくは適宣組み合わせて用い
る。
FIG. 1 is a view for explaining the concept of the laser annealing method of the present invention. A first insulating layer 1002 in a stripe shape or a strip shape is formed over a substrate 1001 such as glass, and a second insulating layer 1003 is formed thereover. Further, an island-shaped semiconductor layer 1004 is formed thereon. For the first insulating layer 1002 and the second insulating layer 1003, a silicon oxide film, a silicon nitride film, a silicon oxynitride film, an insulating film containing aluminum as a component, or the like is used. Used.

【0015】そして、図3(A)、(B)で説明した光
学系1100により、シリンドリカルレンズ1108と
同等の機能を有するシリンドリカルレンズ1006を通
過したレーザー光は線状レーザー光として島状半導体層
1004に照射される。島状半導体層1004には、シ
リンドリカルレンズ1006を通過して直接島状半導体
層1004に照射する第1のレーザー光成分1007
と、第1の絶縁層1002と第2の絶縁層1003と基
板1001を透過して、反射板1005で反射して、再
度基板1001と第1の絶縁層1002と第2の絶縁層
1003を透過して島状半導体層1004へ照射される
第2のレーザー光成分1008がある。いずれにして
も、シリンドリカルレンズ1006を通過したレーザー
光は、集光される過程で基板表面に対し、45〜90°
の入射角を持つので、反射板1005で反射するレーザ
ー光は、島状半導体層1004の内側の方向にも反射す
る。反射板1005はアルミニウム(Al)、チタン
(Ti)、窒化チタン(TiN)、クロム(Cr)、タ
ングステン(W)、窒化タングステン(WN)などで反
射表面を形成する。このように、反射表面を形成する材
料を適宣選択することにより、その反射率を20〜90
%の範囲で変化させることができ、基板1001の裏側
から入射するレーザー光の強度を変化させることができ
る。また、この反射表面を鏡面にしておくと、240〜
320nmの波長範囲で約90%の正反射率が得られる。
また、材質をアルミニウムとして、その表面に数100
nmの微細な凹凸形状を形成しておくと、拡散反射率(積
分反射率―正反射率)は50〜70%が得られる。
Then, the laser light passing through the cylindrical lens 1006 having the same function as the cylindrical lens 1108 by the optical system 1100 described with reference to FIGS. Is irradiated. A first laser beam component 1007 that passes through the cylindrical lens 1006 and directly irradiates the island-shaped semiconductor layer 1004 is provided on the island-shaped semiconductor layer 1004.
Transmits through the first insulating layer 1002, the second insulating layer 1003, and the substrate 1001, is reflected by the reflector 1005, and transmits through the substrate 1001, the first insulating layer 1002, and the second insulating layer 1003 again. Then, there is a second laser beam component 1008 irradiated to the island-shaped semiconductor layer 1004. In any case, the laser light that has passed through the cylindrical lens 1006 is 45 to 90 ° with respect to the substrate surface during the focusing process.
, The laser beam reflected by the reflector 1005 is also reflected in the direction inside the island-shaped semiconductor layer 1004. The reflective plate 1005 forms a reflective surface with aluminum (Al), titanium (Ti), titanium nitride (TiN), chromium (Cr), tungsten (W), tungsten nitride (WN), or the like. As described above, by appropriately selecting the material for forming the reflective surface, the reflectance can be increased to 20 to 90.
%, And the intensity of laser light incident from the back side of the substrate 1001 can be changed. In addition, if this reflecting surface is mirror-finished,
A regular reflectance of about 90% is obtained in the wavelength range of 320 nm.
Also, the material is aluminum, and several hundreds of
If a fine irregular shape of nm is formed, a diffuse reflectance (integral reflectance-specular reflectance) of 50 to 70% can be obtained.

【0016】このようにして、レーザー光は基板100
1の表面と裏面から照射され、この基板1001上に形
成された島状半導体層1004は両面からレーザーアニ
ールされることになる。レーザーアニール法では、照射
するレーザー光の条件を最適なものとすることにより半
導体膜を瞬時に加熱して溶融させ、結晶核の発生密度と
その結晶核からの結晶成長を制御しようとしている。パ
ルス発振するエキシマレーザーやYAGレーザーの発振
パルス幅は数nsec〜数十nsec、例えば30nsecであるの
で、パルス発振周波数を30Hzとして照射すると、そ
のレーザー光が照射された領域の半導体層はパルスレー
ザー光により瞬時に加熱され、その加熱時間よりも遥か
に長い時間冷却されることになる。
In this way, the laser beam is applied to the substrate 100
Irradiation is performed from the front and back surfaces of the substrate 1 and the island-shaped semiconductor layer 1004 formed on the substrate 1001 is laser-annealed from both surfaces. In the laser annealing method, the semiconductor film is instantaneously heated and melted by optimizing the conditions of laser light to be irradiated, and the generation density of crystal nuclei and the crystal growth from the crystal nuclei are controlled. Since the oscillation pulse width of a pulsed excimer laser or YAG laser is several nanoseconds to several tens of nanoseconds, for example, 30 nanoseconds, when irradiation is performed with a pulse oscillation frequency of 30 Hz, the semiconductor layer in the region irradiated with the laser light is pulsed laser light. Is heated instantaneously, and is cooled for a much longer time than the heating time.

【0017】基板上に形成された島状半導体層に対し
て、一方の面のみからのレーザー光の照射では、片側し
か加熱されないので、加熱溶融と冷却固化のサイクルは
急峻なものとなり、結晶核の発生密度を制御できたとし
ても十分な結晶成長は期待できない。しかし、半導体層
の両方の面からレーザー光を照射するとこの加熱溶融と
冷却固化のサイクルが緩やかなものとなり、冷却固化の
過程で結晶成長に許容される時間が相対的に長くなるこ
とにより、充分な結晶成長を得ることができる。
When the island-like semiconductor layer formed on the substrate is irradiated with laser light from only one surface, only one side is heated, so that the cycle of heating and melting and cooling and solidification becomes steep, and Even if the generation density of GaN can be controlled, sufficient crystal growth cannot be expected. However, when laser light is irradiated from both surfaces of the semiconductor layer, the cycle of heating and melting and cooling and solidification becomes gentle, and the time allowed for crystal growth in the process of cooling and solidification becomes relatively long, which is sufficient. Crystal growth can be obtained.

【0018】その過渡的な現象において、島状半導体層
に温度分布をもたせ、温度変化の緩やかな領域を設け核
生成速度と核生成密度を制御することにより、結晶粒の
大粒形化を図る。具体的には、図1で示すように、基板
1001上にストライプ状の第1の絶縁層1002を設
け、その上に第2の絶縁層1003を形成する。島状半
導体層1004は第2の絶縁層1003上に形成される
が、第1の絶縁層1002と交差するようにを設ける。
即ち、島状半導体層1004の下側に第2の絶縁層10
03が形成されている領域と、第1の絶縁層1002と
第2の絶縁層1003の絶縁膜が形成されている領域と
を設ける。後者の領域は体積が増え熱容量が大きくなる
ので、レーザー光の照射による到達最高温度は前者の領
域に比べ低くなる。その結果、後者の領域で結晶核の生
成が優先的に発生し、この部分より結晶成長が始まる。
この時、半導体層の両方の面からレーザー光を照射し
て、半導体層が十分加熱されていることも重要なファク
ターとなる。島状半導体層のパルスレーザー光の照射に
よる温度変化のサイクルを緩やかなものとすることによ
り結晶粒の大粒形化を実現している。
In the transient phenomenon, the island-shaped semiconductor layer is provided with a temperature distribution, a region having a gentle temperature change is provided, and the nucleation rate and the nucleation density are controlled to increase the crystal grain size. Specifically, as shown in FIG. 1, a first insulating layer 1002 in a stripe shape is provided over a substrate 1001, and a second insulating layer 1003 is formed thereover. The island-shaped semiconductor layer 1004 is formed over the second insulating layer 1003, but is provided so as to intersect with the first insulating layer 1002.
That is, the second insulating layer 10 is formed under the island-shaped semiconductor layer 1004.
03 is formed, and a region where the insulating films of the first insulating layer 1002 and the second insulating layer 1003 are formed is provided. Since the latter region increases in volume and heat capacity, the maximum temperature reached by laser light irradiation is lower than in the former region. As a result, generation of crystal nuclei occurs preferentially in the latter region, and crystal growth starts from this portion.
At this time, it is also an important factor that the semiconductor layer is sufficiently heated by irradiating laser light from both surfaces of the semiconductor layer. By making the cycle of temperature change due to the irradiation of the pulsed laser beam to the island-shaped semiconductor layer gentle, the crystal grains are made large.

【0019】島状半導体層を一方の側の面に形成した基
板の表面側と裏面側からレーザー光を照射する方法は、
図4に示す構成を用いても良い。エキシマレーザーやY
AGレーザーなどのレーザー発振器401から出た光は
シリンドリカルレンズアレイ402(または403)に
より分割される。この分割されたレーザー光はシリンド
リカルレンズ404(または405)により一旦集光さ
れた後広がってミラー408で反射される。この光路の
途中にビームスプリッタ406を置き、光路を2分割す
る。一方のレーザー光はミラー407、413で反射さ
れ、シリンドリカルレンズ414により線状レーザー光
とされ、基板418の表側に照射する。このレーザー光
を第1のレーザー光とする。基板418の表側には下地
膜419、島状半導体層420が形成されている。他方
のレーザー光はミラー408、409、411で反射さ
れ、シリンドリカルレンズ412により線状レーザー光
とされ、基板418の裏側に照射する。このレーザー光
を第2のレーザー光とする。この光路の途中にはレーザ
ー光の強度を調節するためにアッテネータ410が設け
られている。このような構成として、基板の表側と裏側
からレーザー光を照射しても、前述と同様に半導体層の
結晶粒の大粒形化をすることができる。
A method of irradiating a laser beam from the front side and the back side of a substrate having an island-shaped semiconductor layer formed on one side is as follows.
The configuration shown in FIG. 4 may be used. Excimer laser and Y
Light emitted from a laser oscillator 401 such as an AG laser is split by a cylindrical lens array 402 (or 403). The split laser light is once condensed by the cylindrical lens 404 (or 405), then spread and reflected by the mirror 408. A beam splitter 406 is placed in the middle of this optical path to split the optical path into two. One of the laser beams is reflected by mirrors 407 and 413, is converted into a linear laser beam by a cylindrical lens 414, and is emitted to the front side of the substrate 418. This laser light is used as the first laser light. A base film 419 and an island-shaped semiconductor layer 420 are formed on the front side of the substrate 418. The other laser light is reflected by mirrors 408, 409, and 411, converted into a linear laser light by a cylindrical lens 412, and emitted to the back side of the substrate 418. This laser light is used as a second laser light. An attenuator 410 is provided in the middle of the optical path to adjust the intensity of the laser light. With such a configuration, even when laser light is irradiated from the front side and the back side of the substrate, the crystal grains of the semiconductor layer can be made large in the same manner as described above.

【0020】本明細書では、図1や図4に示す構成のレ
ーザーアニール法をデュアルビームレーザーアニール法
と呼び、この方法を適用して島状半導体層の結晶粒の大
粒形化を行う。その島状半導体層をTFTの活性層に用
いて、さらに各回路の機能に応じた構造を有するTFT
を有する半導体装置を作製することにより半導体装置の
高性能化を図る。
In this specification, the laser annealing method having the structure shown in FIGS. 1 and 4 is called a dual beam laser annealing method, and the crystal grains of the island-shaped semiconductor layer are made larger by applying this method. A TFT having a structure corresponding to the function of each circuit by using the island-shaped semiconductor layer as an active layer of the TFT.
The performance of the semiconductor device is improved by manufacturing a semiconductor device having the above.

【0021】そして、デュアルビームレーザーアニール
法を用いる本発明の構成は、透光性基板の一方の面にス
トライプ状の第1の絶縁層と、該ストライプ状の第1の
絶縁層上に第2の絶縁層が設けられる。これらの絶縁層
上に設けられる島状半導体層は、ストライプ状の第1の
絶縁層と交差して形成される。本発明の好ましい実施形
態として、複数本のストライプ状の第1の絶縁層を形成
し、島状半導体層を該複数本のストライプ状の第1の絶
縁層と交差するように形成し、選択された一本のストラ
イプ状の第1の絶縁層とそれに隣接するストライプ状の
第1の絶縁層との間でTFTのチャネル形成領域を形成
する。
According to the structure of the present invention using the dual beam laser annealing method, the stripe-shaped first insulating layer is formed on one surface of the light-transmitting substrate, and the second insulating layer is formed on the striped first insulating layer. Is provided. The island-shaped semiconductor layers provided over these insulating layers are formed to intersect with the stripe-shaped first insulating layers. As a preferred embodiment of the present invention, a plurality of striped first insulating layers are formed, and an island-shaped semiconductor layer is formed so as to intersect with the plurality of striped first insulating layers. A channel forming region of a TFT is formed between the single striped first insulating layer and the striped first insulating layer adjacent thereto.

【0022】以上のように、本発明の構成は、透光性基
板の一方の表面に、島状半導体層と、該島状半導体層の
下方に設けられた短冊状の第1の絶縁層とを有し、短冊
状の第1の絶縁層は島状半導体層と交差するように設け
られていることを特徴としている。第1の絶縁層は一対
を成して形成しても良く、一対の短冊状の第1の絶縁層
は該島状半導体層と交差するように設けられる。
As described above, according to the structure of the present invention, the island-shaped semiconductor layer and the strip-shaped first insulating layer provided below the island-shaped semiconductor layer are formed on one surface of the light-transmitting substrate. And the strip-shaped first insulating layer is provided so as to intersect with the island-shaped semiconductor layer. The first insulating layers may be formed as a pair, and the pair of strip-shaped first insulating layers is provided so as to intersect with the island-shaped semiconductor layers.

【0023】上記構成はTFTに好適に適用することが
でき、前記島状半導体層に形成される前記薄膜トランジ
スタのチャネル形成領域は、前記短冊状の第1の絶縁層
に隣接して形成し、または、TFTのチャネル形成領域
を、一対の短冊状の第1の絶縁層の間に形成することを
特徴としている。
The above structure can be suitably applied to a TFT, and a channel forming region of the thin film transistor formed in the island-shaped semiconductor layer is formed adjacent to the strip-shaped first insulating layer. A channel formation region of a TFT is formed between a pair of strip-shaped first insulating layers.

【0024】また、本発明の半導体装置の作製方法は、
透光性基板の一方の表面に短冊状の第1の絶縁層を形成
する工程と、前記短冊状の第1の絶縁層上に、該短冊状
の第1の絶縁層と交差するように島状半導体層を形成す
る工程と、前記透光性基板の一方の表面側と、他方の表
面側とから、前記島状半導体層にレーザー光を照射し
て、該島状半導体層を結晶化させる工程とを有すること
を特徴とする。
Further, a method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention
Forming a strip-shaped first insulating layer on one surface of the light-transmitting substrate; and forming an island on the strip-shaped first insulating layer so as to intersect with the strip-shaped first insulating layer. Forming a semiconductor layer, and irradiating the island-shaped semiconductor layer with laser light from one surface side of the light-transmitting substrate and the other surface side to crystallize the island-shaped semiconductor layer. And a process.

【0025】また、他の発明の構成は、透光性基板の一
方の表面に一対の短冊状の第1の絶縁層を形成する工程
と、前記一対の短冊状の第1の絶縁層上に、該一対の短
冊状の第1の絶縁層と交差するように島状半導体層を形
成する工程と、前記透光性基板の一方の表面側と、他方
の表面側とから、前記島状半導体層にレーザー光を照射
して、該島状半導体層を結晶化させる工程とを有するこ
とを特徴としている。
In another aspect of the invention, a step of forming a pair of strip-shaped first insulating layers on one surface of a light-transmitting substrate, and a step of forming a pair of strip-shaped first insulating layers on the pair of strip-shaped first insulating layers. Forming an island-shaped semiconductor layer so as to intersect with the pair of strip-shaped first insulating layers; and forming the island-shaped semiconductor layer from one surface side of the light-transmitting substrate and the other surface side. Irradiating the layer with laser light to crystallize the island-shaped semiconductor layer.

【0026】[0026]

【発明の実施の形態】[実施形態1]本発明の実施形態を
図5と図6を用いて説明する。図5(A)において、基
板501にはバリウムホウケイ酸ガラスやアルミノホウ
ケイ酸ガラスなどの無アルカリガラス基板を用いる。例
えば、コーニング社の#7059ガラスや#1737ガラ
ス基などを好適に用いることができる。
[Embodiment 1] An embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In FIG. 5A, an alkali-free glass substrate such as barium borosilicate glass or aluminoborosilicate glass is used for a substrate 501. For example, # 7059 glass or # 1737 glass based on Corning Inc. can be suitably used.

【0027】この基板501のTFTを形成する表面
に、透光性でかつ絶縁性を有する第1の絶縁層502、
503を形成する。この第1の絶縁層は熱伝導性の優れ
る材料で形成しても良い。その場合、熱伝導率は10Wm
-1K-1以上であること望ましい。そのような材料とし
て、アルミニウムの酸化物(酸化アルミニウム(Al2
3)は可視光において透光性を有し、熱伝導率が20W
m-1K-1であり適している。また、酸化アルミニウムは化
学量論比に限定されるものでなく、熱伝導率特性と内部
応力などの特性を制御するために、他の元素を添加して
も良い。例えば、酸化アルミニウムに窒素を含ませて、
酸化窒化アルミニウム(AlNx1-x:0.02≦x≦
0.5)を用いても良いし、アルミニウムの窒化物(A
lNx)を用いることも可能である。また、シリコン
(Si)、酸素(O)、窒素(N)とM(Mはアルミニ
ウム(Al)または希土類元素から選ばれた少なくとも
一種)を含む化合物を用いることができる。例えば、A
lSiONやLaSiONなどを好適に用いることがで
きる。その他に、窒化ホウ素なども適用することができ
る。
On a surface of the substrate 501 where a TFT is to be formed, a first insulating layer 502 having a light-transmitting and insulating property is provided.
503 is formed. This first insulating layer may be formed of a material having excellent thermal conductivity. In that case, the thermal conductivity is 10Wm
-1 K -1 or more is desirable. As such a material, an oxide of aluminum (aluminum oxide (Al 2
O 3 ) is transparent to visible light and has a thermal conductivity of 20 W
m -1 K -1 is suitable. Further, aluminum oxide is not limited to the stoichiometric ratio, and other elements may be added to control characteristics such as thermal conductivity characteristics and internal stress. For example, letting aluminum oxide contain nitrogen,
Aluminum oxynitride (AlN x O 1-x : 0.02 ≦ x ≦
0.5) may be used, or aluminum nitride (A
1N x ) can also be used. Alternatively, a compound containing silicon (Si), oxygen (O), nitrogen (N), and M (M is at least one selected from aluminum (Al) or a rare earth element) can be used. For example, A
lSiON and LaSiON can be suitably used. In addition, boron nitride or the like can be used.

【0028】上記の酸化物、窒化物、および化合物はい
ずれもスパッタ法やプラズマCVD法で形成することが
できる。スパッタ法の場合には所望の組成のターゲット
を用い、アルゴン(Ar)や窒素などの不活性ガスを用
いてスパッタすることにより形成できる。また、熱伝導
度が1000Wm-1K-1に達する薄膜ダイアモンド層やD
LC(Diamond Like Carbon)層を設けても良い。いず
れにしても、このような材料で第1の絶縁層502、5
03を50〜500nm、好ましくは200nmの厚さに形
成することで、レーザー光の照射による温度上昇を抑え
ることができる。また、第1の絶縁層502、503の
端面における側壁の角度は、ガラス基板501の主表面
に対して、5°以上40°未満となるようにテーパー状
にエッチングしてこの上に積層させる膜のステップカバ
レージを確保する。
The above oxides, nitrides, and compounds can all be formed by sputtering or plasma CVD. In the case of the sputtering method, it can be formed by sputtering using a target having a desired composition and using an inert gas such as argon (Ar) or nitrogen. In addition, a thin diamond layer having a thermal conductivity of 1000 Wm -1 K -1 or D
An LC (Diamond Like Carbon) layer may be provided. In any case, the first insulating layers 502, 5
By forming 03 with a thickness of 50 to 500 nm, preferably 200 nm, a rise in temperature due to laser light irradiation can be suppressed. Further, a film to be laminated on the first insulating layers 502 and 503 is etched in a tapered shape so that an angle of a side wall at an end surface of the first insulating layers 502 and 503 is not less than 5 ° and less than 40 ° with respect to the main surface of the glass substrate 501. Ensure step coverage.

【0029】この上に第2の絶縁層504を酸化シリコ
ン膜、窒化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜などで形成
する。酸化窒化シリコン膜は、プラズマCVD法でSi
4、N2Oを原料ガスとして作製する。この原料ガスに
2を添加しても良い。作製条件は限定されないが、こ
の第2の絶縁層としての酸化窒化シリコン膜は膜厚を5
0〜500nmとし、含有酸素濃度を55atomic%以上7
0atomic%未満とし、かつ、含有窒素濃度を1atomic%
以上20atomic%未満となるようにする。このような組
成として酸化窒化シリコン膜の内部応力が低減すると共
に固定電荷密度を減少させておく。第2の絶縁層は必ず
しも必要でないが、基板501からアルカリ金属が拡散
することを防ぐ目的で設けておくことが望ましい。
A second insulating layer 504 is formed thereover from a silicon oxide film, a silicon nitride film, a silicon oxynitride film, or the like. The silicon oxynitride film is made of Si by a plasma CVD method.
H 4 and N 2 O are used as source gases. O 2 may be added to this source gas. Although the manufacturing conditions are not limited, the thickness of the silicon oxynitride film as the second insulating layer is 5
0 to 500 nm, oxygen content is 55 atomic% or more 7
Less than 0 atomic% and the nitrogen concentration is 1 atomic%
At least 20 atomic%. With such a composition, the internal stress of the silicon oxynitride film is reduced and the fixed charge density is reduced. The second insulating layer is not necessarily required, but is preferably provided for the purpose of preventing alkali metal from diffusing from the substrate 501.

【0030】図5(B)に示す島状半導体層505は、
25〜80nm(好ましくは30〜60nm)の厚さに
形成する。これは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し、そ
の後エッチング処理により不要な部分を除去して形成す
る。図5(C)はその上面図であり、第1の絶縁層はス
トライプ状または矩形状または短冊状のパターンに形成
され、その上方に形成する島状半導体層505と交差
し、その短辺の端部が島状半導体層と重ならないように
配置する。島状半導体層を形成するための非晶質構造を
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。
The island-shaped semiconductor layer 505 shown in FIG.
It is formed to a thickness of 25 to 80 nm (preferably 30 to 60 nm). In this method, a semiconductor film having an amorphous structure is formed by a known method such as a plasma CVD method or a sputtering method, and then unnecessary portions are removed by etching. FIG. 5C is a top view thereof, in which the first insulating layer is formed in a striped, rectangular, or strip-shaped pattern, intersects with an island-shaped semiconductor layer 505 formed thereabove, and has a short side. The edge portions are arranged so as not to overlap with the island-shaped semiconductor layer. Examples of the semiconductor film having an amorphous structure for forming the island-shaped semiconductor layer include 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 applied.

【0031】図6は本発明のデュアルビームレーザーア
ニール法による結晶化の工程を説明する図である。結晶
化はレーザーアニール法を使用する。その他にラピット
サーマルアニール法(RTA法)を適用することもでき
る。RTA法では、赤外線ランプ、ハロゲンランプ、メ
タルハライドランプ、キセノンランプなどを光源に用い
る。その場合にも、島状半導体層の基板側の面とその反
対側の面とから、光源からの光が照射される構成とす
る。結晶化の工程ではまず、非晶質半導体膜が含有する
水素を放出させておくことが望ましく、400〜500
℃で1時間程度の熱処理を行い含有する水素量を5atom
ic%以下にしておくと良い。
FIG. 6 is a view for explaining a crystallization step by the dual beam laser annealing method of the present invention. The crystallization uses a laser annealing method. Alternatively, a rapid thermal annealing method (RTA method) can be applied. In the RTA method, an infrared lamp, a halogen lamp, a metal halide lamp, a xenon lamp, or the like is used as a light source. Also in this case, light from a light source is irradiated from the surface of the island-shaped semiconductor layer on the substrate side and the surface on the opposite side. In the crystallization step, first, it is desirable to release hydrogen contained in the amorphous semiconductor film.
Heat treatment at about 1 hour for about 1 hour to reduce hydrogen content to 5 atom
It is good to keep it below ic%.

【0032】結晶化をレーザーアニール法にて行う場合
には、パルス発振型または連続発光型のエキシマレーザ
ーやYAGレーザー、またはアルゴンレーザーをその光
源とする。レーザーアニール法の構成は図1〜4で示し
た通りである。
When crystallization is performed by laser annealing, a pulse oscillation type or continuous emission type excimer laser, YAG laser, or argon laser is used as the light source. The configuration of the laser annealing method is as shown in FIGS.

【0033】図6(A)では、第1のレーザー光510
と第2のレーザー光520とが島状半導体層に照射され
る様子を示している。506は島状半導体層は第1の絶
縁層502と503に挟まれた領域Aであり、507は
その外側の領域Bとに分けてみることができる。いずれ
にしても島状半導体層はレーザー光の照射により加熱さ
れ一旦溶融状態となる。結晶核は溶融状態から固相状態
へ移る冷却過程で生成形成されるものと推定されている
が、その核発生密度は、溶融状態の温度と冷却速度とに
相関があり、高温から急冷されると核発生密度が高くな
る傾向が経験的知見として得られている。
In FIG. 6A, the first laser light 510
And the second laser beam 520 being irradiated to the island-shaped semiconductor layer. Reference numeral 506 denotes a region A in which the island-shaped semiconductor layer is sandwiched between the first insulating layers 502 and 503, and reference numeral 507 denotes a region B outside the region. In any case, the island-shaped semiconductor layer is heated by the irradiation of the laser beam, and temporarily becomes a molten state. It is presumed that crystal nuclei are formed during the cooling process of transition from the molten state to the solid state. The tendency to increase the nucleation density has been obtained as empirical knowledge.

【0034】図6(A)の構造でみると、第1の絶縁層
502、503が形成されている部分は体積が増し熱容
量が増えるのでレーザー光の照射による温度上昇は抑制
される。また、デュアルビームレーザーアニール法は島
状半導体層505の基板側の面とその反対側の面とから
レーザー光が照射され、両面から加熱されるので冷却速
度が従来のシングルビームのレーザーアニール法に比べ
相対的に遅くなる。その結果、結晶核は第1の絶縁層5
02、503と重なる島状半導体層の部分から優先的に
発生し、その部分から周辺に向かって結晶成長が始ま
る。
In the structure of FIG. 6A, the portion where the first insulating layers 502 and 503 are formed increases in volume and heat capacity, so that the temperature rise due to laser light irradiation is suppressed. In the dual-beam laser annealing method, laser light is irradiated from the surface of the island-shaped semiconductor layer 505 on the substrate side and the surface on the opposite side, and heating is performed from both surfaces. It is relatively slow in comparison. As a result, the crystal nucleus becomes the first insulating layer 5.
It occurs preferentially from the portion of the island-shaped semiconductor layer overlapping with 02 and 503, and crystal growth starts from that portion toward the periphery.

【0035】その結果、第1の絶縁層502、503の
周辺に粒形の大きな結晶が成長し、508で示す第1の
絶縁層502と503とで囲まれた領域Aにおいて大粒
形の結晶が得られ、509で示す領域Bでは比較的小さ
な結晶粒となる。図6(C)はその様子を示す上面図で
ある。領域Aにおける第1の絶縁層502と503との
間隔は2〜6μm程度とするのが良い。また、このよう
な効果は、照射するパルスレーザー光の繰り返しパルス
数を増していくと顕著に現れる。
As a result, large-grain crystals grow around the first insulating layers 502 and 503, and large-grain crystals are formed in a region A 508 surrounded by the first insulating layers 502 and 503. In the region B indicated by 509, relatively small crystal grains are formed. FIG. 6C is a top view showing this state. The distance between the first insulating layers 502 and 503 in the region A is preferably about 2 to 6 μm. Further, such an effect becomes remarkable when the number of repetition pulses of the pulsed laser light to be applied is increased.

【0036】その後島状半導体層は、3〜100%の水
素を含む雰囲気中で300〜450℃の加熱処理、或い
は、プラズマによって生成された水素を含む雰囲気中で
200〜450℃の加熱処理によって、残留する欠陥を
中和することができる。このようにして作製された島状
半導体層505の領域Aの部分をチャネル形成領域とし
てTFTの活性層を作製することにより、TFTの特性
を向上させることができる。
Thereafter, the island-shaped semiconductor layer is subjected to a heat treatment at 300 to 450 ° C. in an atmosphere containing 3 to 100% of hydrogen, or a heat treatment at 200 to 450 ° C. in an atmosphere containing hydrogen generated by plasma. , The residual defects can be neutralized. By manufacturing an active layer of a TFT using the region A of the island-shaped semiconductor layer 505 manufactured as described above as a channel formation region, characteristics of the TFT can be improved.

【0037】[実施形態2]TFTの活性層とする結晶構
造を有する島状半導体層の作製方法は、レーザーアニー
ル法のみから作製されるものではなく、本発明に関わる
レーザーアニール法と熱アニール法を併用させても良
い。特に、熱アニール法による結晶化は、特開平7−1
30652号公報で開示される触媒元素を用いる結晶化
法にも応用すると、600℃以下の温度で結晶化を実現
でき、このようにして作製された結晶質半導体層を本発
明に関わるレーザーアニール法で処理すると高品質の結
晶質半導体層を得ることができる。このような実施形態
を図26を用いて説明する。
[Embodiment 2] The method of manufacturing an island-shaped semiconductor layer having a crystal structure to be used as an active layer of a TFT is not only manufactured by a laser annealing method, but also by a laser annealing method and a thermal annealing method according to the present invention. May be used together. In particular, crystallization by thermal annealing is disclosed in
When applied to the crystallization method using a catalyst element disclosed in Japanese Patent No. 30652, crystallization can be realized at a temperature of 600 ° C. or less, and the crystalline semiconductor layer thus manufactured is subjected to a laser annealing method according to the present invention. , A high-quality crystalline semiconductor layer can be obtained. Such an embodiment will be described with reference to FIG.

【0038】図26(A)において、基板550には実
施形態1で示したガラス基板を好適に用いることができ
る。その他、第1の絶縁層551、552と第2の絶縁
層553、非晶質半導体層554は実施形態1と同様に
して作製する。そして、重量換算で5〜100ppmの
触媒元素を含む水溶液をスピンコート法で塗布して触媒
元素を含有する層555を形成する。或いは、触媒元素
を含有する層555をスパッタ法や蒸着法などで形成し
ても良い。その場合、触媒元素を含有する層555の厚
さは0.5〜2nmとする。触媒元素にはニッケル(N
i)、ゲルマニウム(Ge)、鉄(Fe)、パラジウム
(Pd)、スズ(Sn)、鉛(Pb)、コバルト(C
o)、白金(Pt)、銅(Cu)、金(Au)などであ
る。
In FIG. 26A, the glass substrate described in Embodiment Mode 1 can be suitably used for the substrate 550. In addition, the first insulating layers 551 and 552, the second insulating layer 553, and the amorphous semiconductor layer 554 are manufactured in a manner similar to that in Embodiment 1. Then, an aqueous solution containing 5 to 100 ppm by weight of a catalytic element is applied by a spin coating method to form a layer 555 containing the catalytic element. Alternatively, the layer 555 containing a catalyst element may be formed by a sputtering method, an evaporation method, or the like. In that case, the thickness of the layer 555 containing the catalyst element is 0.5 to 2 nm. Nickel (N
i), germanium (Ge), iron (Fe), palladium (Pd), tin (Sn), lead (Pb), cobalt (C
o), platinum (Pt), copper (Cu), gold (Au) and the like.

【0039】その後、まず400〜500℃で1時間程
度の熱処理を行い、非晶質半導体層の含有水素量を5at
om%以下にする。そして、ファーネスアニール炉を用
い、窒素雰囲気中において550〜600℃で1〜8時
間、好ましくは550℃で4時間の熱アニールを行う。
以上の工程により結晶質シリコン膜から成る結晶質半導
体層556を得ることができる(図26(B))。この
熱アニールによって作製された結晶質半導体層は、光学
顕微鏡観察により巨視的に観察すると局所的に非晶質領
域が残存していることが観察されることがあり、このよ
うな場合、同様にラマン分光法では480cm-1にブロ
ードなピークを持つ非晶質成分が観測される。しかし、
このような非晶質領域は本発明のデュアルビームレーザ
ーアニール法により容易に除去することが可能であり、
良質な結晶質半導体層を得ることができる。
Thereafter, a heat treatment is first performed at 400 to 500 ° C. for about 1 hour to reduce the hydrogen content of the amorphous semiconductor layer to 5 at.
om% or less. Then, using a furnace annealing furnace, thermal annealing is performed in a nitrogen atmosphere at 550 to 600 ° C. for 1 to 8 hours, preferably at 550 ° C. for 4 hours.
Through the above steps, a crystalline semiconductor layer 556 including a crystalline silicon film can be obtained (FIG. 26B). When the crystalline semiconductor layer produced by this thermal annealing is macroscopically observed with an optical microscope, it may be observed that an amorphous region locally remains in such a case. In Raman spectroscopy, an amorphous component having a broad peak at 480 cm -1 is observed. But,
Such an amorphous region can be easily removed by the dual beam laser annealing method of the present invention,
A high-quality crystalline semiconductor layer can be obtained.

【0040】図26(C)に示すように結晶質半導体層
556から、島状半導体層を形成する。この状態の基板
に対して、図26(C)に示すように実施形態1と同様
にしてデュアルビームレーザーアニールを施す。その結
果、第1のレーザー光557および第2のレーザー光5
58により一旦溶融状態を経て新に結晶構造を有する島
状半導体層560が形成される。このようにして作製さ
れた島状半導体層560は、図6で説明した島状半導体
層508と比較して、同等かそれ以上の粒形の結晶粒を
領域Aを中心に作製することができる。しかしながら、
島状半導体層560中には触媒元素が1×1017〜1×
1019atoms/cm3程度の濃度で含まれている。
As shown in FIG. 26C, an island-shaped semiconductor layer is formed from the crystalline semiconductor layer 556. The substrate in this state is subjected to dual-beam laser annealing as in the first embodiment, as shown in FIG. As a result, the first laser light 557 and the second laser light 5
With 58, an island-shaped semiconductor layer 560 having a new crystal structure is once formed through a molten state. In the island-shaped semiconductor layer 560 manufactured in this manner, crystal grains having a grain shape equal to or larger than that of the island-shaped semiconductor layer 508 described with reference to FIG. . However,
In the island-shaped semiconductor layer 560, a catalyst element is 1 × 10 17 to 1 ×.
It is contained at a concentration of about 10 19 atoms / cm 3 .

【0041】[実施形態3]本発明のデュアルビームレー
ザーアニール法による半導体層の結晶化法は、図5と図
6及び図26で説明したように、領域Aにおいて大粒形
の結晶を成長させることに特徴がある。本実施形態で
は、同様な結晶質半導体層を形成する他の方法を示す。
[Embodiment 3] In the crystallization method of the semiconductor layer by the dual beam laser annealing method of the present invention, a large crystal is grown in the region A as described with reference to FIGS. There is a feature. In this embodiment, another method for forming a similar crystalline semiconductor layer will be described.

【0042】図27(A)で示すように、基板561に
は実施形態1で示したガラス基板を好適に用いることが
できる。その他、第1の絶縁層562、563と第2の
絶縁層564、非晶質半導体層565は実施形態1と同
様にして作製する。そして、図27(B)に示すよう
に、非晶質半導体層565から島状半導体層566を形
成する。そして、重量換算で5〜100ppmの触媒元
素を含む水溶液をスピンコート法で塗布して触媒元素を
含有する層567を形成する。
As shown in FIG. 27A, the glass substrate described in Embodiment Mode 1 can be suitably used for the substrate 561. In addition, the first insulating layers 562 and 563, the second insulating layer 564, and the amorphous semiconductor layer 565 are manufactured in the same manner as in Embodiment 1. Then, as shown in FIG. 27B, an island-shaped semiconductor layer 566 is formed from the amorphous semiconductor layer 565. Then, an aqueous solution containing 5 to 100 ppm by weight of a catalytic element is applied by spin coating to form a layer 567 containing the catalytic element.

【0043】その後図27(C)で示すように、実施形
態1と同様にしてデュアルビームレーザーアニールを施
す。その結果、第1のレーザー光568および第2のレ
ーザー光569により一旦溶融状態を経て新に結晶構造
を有する島状半導体層571が形成される。このように
して作製された島状半導体層571は、大粒形の結晶粒
を領域Aを中心に作製することができる。この場合にも
島状半導体層571中には触媒元素が1×1017〜1×
1019atoms/cm3程度の濃度で含まれている。
Thereafter, as shown in FIG. 27C, dual beam laser annealing is performed in the same manner as in the first embodiment. As a result, an island-shaped semiconductor layer 571 having a new crystal structure is formed through the first laser light 568 and the second laser light 569 once in a molten state. In the island-shaped semiconductor layer 571 manufactured in this manner, large crystal grains can be manufactured around the region A. Also in this case, the catalyst element is contained in the island-like semiconductor layer 571 in a range of 1 × 10 17 to 1 ×.
It is contained at a concentration of about 10 19 atoms / cm 3 .

【0044】[0044]

【実施例】[実施例1]本発明の実施例を図7〜図11を
用いて説明する。ここでは、画素部のnチャネル型TF
T(以下、画素TFTと記す)および保持容量と、画素
部の周辺に設けられる駆動回路のnチャネル型TFTと
pチャネル型TFTとを同時に作製する方法について工
程に従って説明する。
[Embodiment 1] An embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. Here, the n-channel type TF of the pixel portion
A method for simultaneously manufacturing T (hereinafter, referred to as a pixel TFT), a storage capacitor, and an n-channel TFT and a p-channel TFT of a driver circuit provided around a pixel portion will be described in accordance with steps.

【0045】図7(A)において、基板201にはバリ
ウムホウケイ酸ガラス基板やアルミノホウケイ酸ガラス
基板を用いる。本実施例ではアルミノホウケイ酸ガラス
基板を用いた。この基板201のTFTを形成する表面
に、第1の絶縁層202〜206を形成する。第1の絶
縁層は、酸化シリコン膜、窒化シリコン膜、酸化窒化シ
リコン膜などで形成する。
In FIG. 7A, a barium borosilicate glass substrate or an aluminoborosilicate glass substrate is used as a substrate 201. In this embodiment, an aluminoborosilicate glass substrate was used. First insulating layers 202 to 206 are formed on a surface of the substrate 201 on which a TFT is to be formed. The first insulating layer is formed using a silicon oxide film, a silicon nitride film, a silicon oxynitride film, or the like.

【0046】酸化シリコン膜を用いる場合には、プラズ
マCVD法で、オルトケイ酸テトラエチル(Tetraethyl
Ortho Silicate:TEOS)とO2とを混合し、反応圧
力40Pa、基板温度300〜400℃とし、高周波(1
3.56MHz)電力密度0.5〜0.8W/cm2で放電させ
て形成することができる。酸化窒化シリコン膜を用いる
場合には、プラズマCVD法でSiH4、N2O、NH3
から作製される酸化窒化シリコン膜、またはSiH4
2Oから作製される酸化窒化シリコン膜で形成すれば
良い。この場合の作製条件は反応圧力20〜200Pa、
基板温度300〜400℃とし、高周波(60MHz)電
力密度0.1〜1.0W/cm2で形成することができる。
また、SiH4、N2O、H2から作製される酸化窒化水
素化シリコン膜を適用しても良い。窒化シリコン膜も同
様にプラズマCVD法でSiH4、NH3から作製するこ
とが可能である。
When a silicon oxide film is used, tetraethyl orthosilicate (Tetraethyl
Ortho Silicate (TEOS) and O 2 are mixed, the reaction pressure is 40 Pa, the substrate temperature is 300 to 400 ° C., and the high frequency (1
(3.56 MHz) can be formed by discharging at a power density of 0.5 to 0.8 W / cm 2 . When a silicon oxynitride film is used, SiH 4 , N 2 O, NH 3
A silicon oxynitride film made from SiH 4 ,
N 2 O may be formed by a silicon oxynitride film made from. The production conditions in this case are a reaction pressure of 20 to 200 Pa,
The substrate can be formed at a substrate temperature of 300 to 400 ° C. and a high frequency (60 MHz) power density of 0.1 to 1.0 W / cm 2 .
Alternatively, a hydrogenated silicon oxynitride film formed from SiH 4 , N 2 O, and H 2 may be used. Similarly, a silicon nitride film can be formed from SiH 4 and NH 3 by a plasma CVD method.

【0047】第1の絶縁層は、上記に代表される絶縁膜
を20〜200nm(好ましくは30〜60nm)の厚さに
基板201上の全面に形成しておき、その後フォトリソ
グラフィーの技術を用いレジストマスクを形成し、エッ
チングにより不要な部分を除去して所定のパターンに形
成する。上記絶縁膜に対してはフッ素系のガスを用いた
ドライエッチング法を用いても良いし、フッ素系の水溶
液を用いたウエットエッチング法を用いても良い。後者
の方法を選択する場合には、例えば、フッ化水素アンモ
ニウム(NH4HF2)を7.13%とフッ化アンモニウ
ム(NH4F)を15.4%含む混合溶液(ステラケミ
ファ社製、商品名LAL500)でエッチングすると良
い。
As the first insulating layer, an insulating film typified by the above is formed on the entire surface of the substrate 201 to a thickness of 20 to 200 nm (preferably 30 to 60 nm), and then the photolithography technique is used. A resist mask is formed, and unnecessary portions are removed by etching to form a predetermined pattern. For the insulating film, a dry etching method using a fluorine-based gas may be used, or a wet etching method using a fluorine-based aqueous solution may be used. When the latter method is selected, for example, a mixed solution containing 7.13% of ammonium hydrogen fluoride (NH 4 HF 2 ) and 15.4% of ammonium fluoride (NH 4 F) (manufactured by Stella Chemifa, It is good to etch with LAL500 (trade name).

【0048】第1の絶縁層のパターン寸法は実施者が適
宣決定するものであるが、実際には作製するTFTのサ
イズ(チャネル長、チャネル幅)を考慮して決めれば良
い。例えば、第1の絶縁層202a、202bを形成す
るTFTのチャネル長方向に対して0.5〜2μm(好
ましくは1μm)、チャネル幅方向に対して0.2〜1
0μm(好ましくは4〜8μm)としたストライプ状また
は矩形状または短冊状に形成する。また、第1の絶縁層
202aと202bの間隔は1〜10μm(好ましくは
3〜6μm)とする。図7(A)で示すその他の第1の
絶縁層も同様な構成とする。
The pattern size of the first insulating layer is appropriately determined by a practitioner, but may actually be determined in consideration of the size (channel length, channel width) of the TFT to be manufactured. For example, 0.5 to 2 μm (preferably 1 μm) in the channel length direction of the TFT forming the first insulating layers 202a and 202b, and 0.2 to 1 μm in the channel width direction.
It is formed in a stripe shape, a rectangular shape or a strip shape of 0 μm (preferably 4 to 8 μm). The distance between the first insulating layers 202a and 202b is 1 to 10 μm (preferably 3 to 6 μm). The other first insulating layers illustrated in FIG. 7A have the same structure.

【0049】次いで、第1の絶縁層上に第2の絶縁層2
07を形成する。この層は第1の絶縁層と同様に酸化シ
リコン膜、窒化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜などで
50〜300nm(好ましくは100〜200nm)の厚さ
に形成する。
Next, the second insulating layer 2 is formed on the first insulating layer.
07 is formed. This layer is formed of a silicon oxide film, a silicon nitride film, a silicon oxynitride film, or the like to a thickness of 50 to 300 nm (preferably 100 to 200 nm), like the first insulating layer.

【0050】次に、25〜80nm(好ましくは30〜
60nm)の厚さで非晶質構造を有する半導体層208
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55nmの厚さに形成する。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、
第2の絶縁層207と非晶質シリコン層208とはプラ
ズマCVD法で形成することが可能であるので、両者を
減圧雰囲気下にて連続形成しても良い。第2の絶縁層2
07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TFT
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, 25 to 80 nm (preferably 30 to 80 nm)
Semiconductor layer 208 having a thickness of 60 nm and having an amorphous structure.
Is formed by a known method such as a plasma CVD method or a sputtering method. In this embodiment, an amorphous silicon film is formed to a thickness of 55 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. Also,
Since the second insulating layer 207 and the amorphous silicon layer 208 can be formed by a plasma CVD method, both may be formed continuously in a reduced-pressure atmosphere. Second insulating layer 2
After the formation of the TFT 07, it is possible to prevent the surface from being contaminated by not once exposing it to the air atmosphere.
And variations in threshold voltage can be reduced.

【0051】そして、図7(B)に示すように非晶質半
導体層208の不要な部分をエッチング除去して島状半
導体層209〜212を形成する。島状半導体層の形状
やサイズは実施者が適宣決めれば良いが、例えば、前述
の第1の絶縁層202a、202bと合わせると、チャ
ネル長方向に対して0.2〜20μm(好ましくは4〜
10μm)、チャネル幅方向に対して0.5〜50μm
(好ましくは4〜20μm)とした矩形状または短冊状
に形成する。
Then, as shown in FIG. 7B, unnecessary portions of the amorphous semiconductor layer 208 are removed by etching to form island-like semiconductor layers 209 to 212. The shape and size of the island-shaped semiconductor layer may be appropriately determined by a practitioner. For example, when combined with the above-described first insulating layers 202a and 202b, the shape and size are 0.2 to 20 μm (preferably 4 to 20 μm) in the channel length direction. ~
10 μm), 0.5 to 50 μm in the channel width direction
(Preferably 4 to 20 μm).

【0052】島状半導体層209〜212の結晶化はデ
ュアルビームレーザーアニール法で行う。これは実施形
態1〜実施形態3に示す方法のいずれを適用しても良
い。例えば、XeClエキシマレーザー(波長308n
m)をレーザー光発生装置として、図2〜4で示したレ
ーザーアニール装置を用い、光学系で線状ビームを形成
して、発振周波数5〜50Hz、エネルギー密度100〜
500mJ/cm2として線状ビームのオーバーラップ割合を
80〜98%として照射する。このようにして島状半導
体層209〜212を結晶化させる。
The crystallization of the island-like semiconductor layers 209 to 212 is performed by a dual beam laser annealing method. For this, any of the methods described in the first to third embodiments may be applied. For example, a XeCl excimer laser (wavelength 308n)
m) was used as a laser light generator, and the laser annealing apparatus shown in FIGS. 2 to 4 was used to form a linear beam with an optical system.
Irradiation is performed with a linear beam overlap ratio of 80 to 98% at 500 mJ / cm 2 . Thus, the island-shaped semiconductor layers 209 to 212 are crystallized.

【0053】その後、プラズマCVD法や減圧CVD
法、またはスパッタ法により50〜100nmの厚さの
酸化シリコン膜によるマスク層213を形成する。例え
ば、減圧CVD法でSiH4とO2との混合ガスを用い、
266Paにおいて400℃に加熱して酸化シリコン膜を
形成する(図7(C))。
Thereafter, plasma CVD or low pressure CVD
A mask layer 213 of a silicon oxide film having a thickness of 50 to 100 nm is formed by a sputtering method or a sputtering method. For example, using a mixed gas of SiH 4 and O 2 by a low pressure CVD method,
The silicon oxide film is formed by heating at 266 Pa to 400 ° C. (FIG. 7C).

【0054】チャネルドープ工程は、フォトレジストマ
スク214を設け、nチャネル型TFTを形成する島状
半導体層210〜212の全面に1×1016〜5×10
17atoms/cm3程度の濃度でp型を付与する不純物元素と
してボロン(B)を添加する。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。チャ
ネルドープはしきい値電圧を制御する目的で実施するも
のであり、TFTを作製する上で必須の工程ではない
が、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い(図7
(D))。
In the channel doping step, a photoresist mask 214 is provided, and 1 × 10 16 to 5 × 10
At a concentration of about 17 atoms / cm 3 , boron (B) is added as an impurity element imparting p-type. Boron (B) may be added by an ion doping method, or may be added simultaneously with the formation of the amorphous silicon film. The channel doping is performed for the purpose of controlling the threshold voltage, and is not an essential step for manufacturing a TFT. (See FIG. 7).
(D)).

【0055】そして、駆動回路のnチャネル型TFTの
LDD領域を形成するために、n型を付与する不純物元
素を島状半導体層210b、211bに選択的に添加す
る。あらかじめフォトレジストマスク215〜218を
形成する。この工程ではリン(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す
る。形成される不純物領域(n-)219、220のリ
ン(P)濃度は1×1017〜5×1019atoms/cm3のと
する(図8(A))。また、不純物領域221は、画素
部の保持容量を形成するための半導体層でありこの領域
にも同じ濃度でリン(P)を添加して導電性を向上させ
ておくと良い。
Then, in order to form the LDD region of the n-channel TFT of the driving circuit, an impurity element imparting n-type is selectively added to the island-shaped semiconductor layers 210b and 211b. Photoresist masks 215 to 218 are formed in advance. In this step, an ion doping method using phosphine (PH 3 ) is applied to add phosphorus (P). The phosphorus (P) concentration of the impurity regions (n ) 219 and 220 to be formed is 1 × 10 17 to 5 × 10 19 atoms / cm 3 (FIG. 8A). The impurity region 221 is a semiconductor layer for forming a storage capacitor in a pixel portion, and it is preferable that phosphorus (P) be added to this region at the same concentration to improve conductivity.

【0056】次に、マスク層213をフッ酸などにより
除去して、図7(D)と図8(A)で添加した不純物元
素を活性化させる工程を行う。活性化は、窒素雰囲気中
において500〜600℃で1〜4時間の熱アニール
や、レーザーアニールの方法により行うことができる。
また、両者を併用して行っても良い。本実施例では、レ
ーザー活性化の方法を用い、KrFエキシマレーザー光
(波長248nm)を用い、線状ビームを形成して、発
振周波数5〜50Hz、エネルギー密度100〜500
mJ/cm2として線状ビームのオーバーラップ割合を
80〜98%として走査して、島状半導体層が形成され
た基板全面を処理する。尚、レーザー光の照射条件には
何ら限定される事項はなく実施者が適宣決定すれば良
い。
Next, a step of removing the mask layer 213 with hydrofluoric acid or the like to activate the impurity element added in FIGS. 7D and 8A is performed. Activation can be performed by thermal annealing at 500 to 600 ° C. for 1 to 4 hours in a nitrogen atmosphere or by laser annealing.
Further, both may be performed in combination. In this embodiment, a linear beam is formed using a KrF excimer laser beam (wavelength: 248 nm) using a laser activation method, and has an oscillation frequency of 5 to 50 Hz and an energy density of 100 to 500.
Scanning is performed with the overlap ratio of the linear beam set to 80 to 98% at mJ / cm 2 to process the entire surface of the substrate on which the island-shaped semiconductor layer is formed. The irradiation conditions of the laser beam are not particularly limited, and may be appropriately determined by the practitioner.

【0057】そして、ゲート絶縁膜222をプラズマC
VD法またはスパッタ法を用いて40〜150nmの厚
さでシリコンを含む絶縁膜で形成する。例えば、SiH
4、N2O、O2を原料としてプラズマCVD法で作製さ
れる酸化窒化シリコン膜で形成する(図8(B))。
Then, the gate insulating film 222 is formed by plasma C
The insulating film containing silicon is formed with a thickness of 40 to 150 nm by a VD method or a sputtering method. For example, SiH
4 , a silicon oxynitride film formed by a plasma CVD method using N 2 O and O 2 as raw materials (FIG. 8B).

【0058】次に、ゲート電極を形成するための第1の
導電層を成膜する。この導電層は単層で形成しても良い
が、必要に応じて二層あるいは三層といった積層構造と
することもできる。本実施形態では、導電性の窒化物金
属膜から成る導電層(A)223と金属膜から成る導電
層(B)224とを積層した構造とする。導電層(B)
224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、Mo−Ta
合金膜)で形成すれば良く、導電層(A)223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)などで
形成する。また、導電層(A)223はタングステンシ
リサイド、チタンシリサイド、モリブデンシリサイドを
適用しても良い。導電層(B)224は低抵抗化を図る
ために含有する不純物濃度を低減させると良く、特に酸
素濃度に関しては30ppm以下とすると良い。例え
ば、タングステン(W)は酸素濃度を30ppm以下と
することで20μΩcm以下の比抵抗値を実現すること
ができる。
Next, a first conductive layer for forming a gate electrode is formed. This conductive layer may be formed as a single layer, but may have a laminated structure such as two layers or three layers as necessary. In this embodiment, a structure is used in which a conductive layer (A) 223 made of a conductive metal nitride film and a conductive layer (B) 224 made of a metal film are stacked. Conductive layer (B)
Reference numeral 224 denotes an element selected from tantalum (Ta), titanium (Ti), molybdenum (Mo), and tungsten (W), an alloy containing the above elements as a main component, or an alloy film combining the above elements (typically, Mo-W alloy film, Mo-Ta
The conductive layer (A) 223 may be formed using tantalum nitride (TaN), tungsten nitride (WN), titanium nitride (TiN), molybdenum nitride (MoN), or the like. The conductive layer (A) 223 may be formed using tungsten silicide, titanium silicide, or molybdenum silicide. The conductive layer (B) 224 preferably has a low impurity concentration in order to reduce the resistance, and particularly preferably has an oxygen concentration of 30 ppm or less. For example, tungsten (W) can realize a specific resistance value of 20 μΩcm or less by setting the oxygen concentration to 30 ppm or less.

【0059】導電層(A)223は10〜50nm(好
ましくは20〜30nm)とし、導電層(B)224は
200〜400nm(好ましくは250〜350nm)
とすれば良い。本実施例では、導電層(A)223に3
0nmの厚さのTaN膜を、導電層(B)224には3
50nmのTa膜を用い、いずれもスパッタ法で形成す
る。TaN膜はTaをターゲットとしてスパッタガスに
Arと窒素との混合ガスを用いて成膜する。Taはスパ
ッタガスにArを用いる。また、これらのスパッタガス
中に適量のXeやKrを加えておくと、形成する膜の内
部応力を緩和して膜の剥離を防止することができる。α
相のTa膜の抵抗率は20μΩcm程度でありゲート電極
に使用することができるが、β相のTa膜の抵抗率は1
80μΩcm程度でありゲート電極とするには不向きであ
る。TaN膜はα相に近い結晶構造を持つので、この上
にTa膜を形成すればα相のTa膜が容易に得られる。
尚、図示しないが、導電層(A)223の下に2〜20
nm程度の厚さでリン(P)をドープしたシリコン膜を
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向上と酸化防止を図ると同時
に、導電層(A)または導電層(B)が微量に含有する
アルカリ金属元素がゲート絶縁膜222に拡散するのを
防ぐことができる。いずれにしても、導電層(B)は抵
抗率を10〜500μΩcmの範囲ですることが好ましい
(図8(C))。
The conductive layer (A) 223 has a thickness of 10 to 50 nm (preferably 20 to 30 nm), and the conductive layer (B) 224 has a thickness of 200 to 400 nm (preferably 250 to 350 nm).
It is good. In this embodiment, the conductive layer (A) 223
A TaN film having a thickness of 0 nm is formed on the conductive layer (B) 224 by 3
All are formed by a sputtering method using a 50 nm Ta film. The TaN film is formed using Ta as a target and a mixed gas of Ar and nitrogen as a sputtering gas. Ta uses Ar as a sputtering gas. When an appropriate amount of Xe or Kr is added to these sputter gases, the internal stress of the film to be formed can be relaxed and the film can be prevented from peeling. α
The phase Ta film has a resistivity of about 20 μΩcm and can be used as a gate electrode, but the β phase Ta film has a resistivity of 1 μm.
It is about 80 μΩcm, which is not suitable for a gate electrode. Since the TaN film has a crystal structure close to the α-phase, an α-phase Ta film can be easily obtained by forming a Ta film thereon.
Although not shown, 2 to 20 layers are formed below the conductive layer (A) 223.
It is effective to form a silicon film doped with phosphorus (P) with a thickness of about nm. Thereby, the adhesion of the conductive film formed thereon is improved and oxidation is prevented, and at the same time, a small amount of the alkali metal element contained in the conductive layer (A) or the conductive layer (B) diffuses into the gate insulating film 222. Can be prevented. In any case, the conductive layer (B) preferably has a resistivity in the range of 10 to 500 μΩcm (FIG. 8C).

【0060】次に、フォトレジストマスク225〜22
9を形成し、導電層(A)223と導電層(B)224
とを一括でエッチングしてゲート電極230〜233を
形成する。例えば、ドライエッチング法によりCF4
2の混合ガス、またはCl2を用いて1〜20Paの反応
圧力で行うことができる。ゲート電極230〜233
は、導電層(A)から成る230a〜233aと、導電
層(B)から成る230b〜233bとが一体として形
成される。この時、nチャネル型TFTに設けるゲート
電極231、232は不純物領域219、220の一部
と重なるように形成する(図8(D))。また、ゲート
電極は導電層(B)のみで形成することも可能である。
234は保持容量線として形成するものである(図8
(D))。
Next, photoresist masks 225 to 22
9 and a conductive layer (A) 223 and a conductive layer (B) 224
Are collectively etched to form gate electrodes 230-233. For example, it can be performed at a reaction pressure of 1 to 20 Pa using a mixed gas of CF 4 and O 2 or Cl 2 by a dry etching method. Gate electrodes 230 to 233
Is formed integrally with the conductive layers (A) 230a to 233a and the conductive layers (B) 230b to 233b. At this time, the gate electrodes 231 and 232 provided in the n-channel TFT are formed so as to overlap with part of the impurity regions 219 and 220 (FIG. 8D). Further, the gate electrode can be formed using only the conductive layer (B).
234 is formed as a storage capacitor line (FIG. 8).
(D)).

【0061】次いで、駆動回路のpチャネル型TFTの
ソース領域およびドレイン領域を形成するために、p型
を付与する不純物元素を添加する工程を行う。ここで
は、ゲート電極230をマスクとして、自己整合的に不
純物領域を形成する。nチャネル型TFTが形成される
領域はフォトレジストマスク235で被覆しておく。そ
して、ジボラン(B26)を用いたイオンドープ法で不
純物領域(p+)236を1×1021atoms/cm3の濃度
で形成する(図9(A))。
Next, in order to form a source region and a drain region of the p-channel TFT of the driving circuit, a step of adding an impurity element imparting p-type is performed. Here, the impurity region is formed in a self-aligned manner using the gate electrode 230 as a mask. A region where the n-channel TFT is to be formed is covered with a photoresist mask 235. Then, an impurity region (p + ) 236 is formed at a concentration of 1 × 10 21 atoms / cm 3 by an ion doping method using diborane (B 2 H 6 ) (FIG. 9A).

【0062】次に、nチャネル型TFTにおいて、ソー
ス領域またはドレイン領域として機能する不純物領域の
形成を行う。レジストのマスク237〜239を形成
し、n型を付与する不純物元素を添加して不純物領域2
41〜244を形成する。これは、フォスフィン(PH
3)を用いたイオンドープ法で行い、不純物領域(n+
241〜244の(P)濃度を5×1020atoms/cm3
する(図9(B))。不純物領域240には、既に前工
程で添加されたボロン(B)が含まれているが、それに
比して1/2〜1/3の濃度でリン(P)が添加される
だけなので、添加されたリン(P)の影響は考えなくて
も良く、TFTの特性に何ら影響を与えることはない。
Next, in the n-channel TFT, an impurity region functioning as a source region or a drain region is formed. Resist masks 237 to 239 are formed, and an impurity element for imparting n-type
41 to 244 are formed. This is a phosphine (PH
3 ) The impurity region (n + )
The (P) concentration of 241 to 244 is set to 5 × 10 20 atoms / cm 3 (FIG. 9B). The impurity region 240 already contains boron (B) added in the previous step, but only phosphorus (P) is added at a concentration of 2〜 to し て of that in the impurity region 240. It is not necessary to consider the effect of the phosphorus (P) that has been applied, and the characteristics of the TFT are not affected at all.

【0063】そして、画素部のnチャネル型TFTのL
DD領域を形成するために、n型を付与する不純物添加
の工程を行う。ここではゲート電極233をマスクとし
て自己整合的にn型を付与する不純物元素をイオンドー
プ法で添加する。添加するリン(P)の濃度は5×10
16atoms/cm3とし、図8(A)および図9(A)と図9
(B)で添加する不純物元素の濃度よりも低濃度で添加
することで、実質的には不純物領域(n--)245、2
46のみが形成される(図9(C))。
The L of the n-channel TFT in the pixel portion is
In order to form a DD region, a step of adding an impurity for imparting n-type is performed. Here, an impurity element imparting n-type is added in a self-aligned manner by an ion doping method using the gate electrode 233 as a mask. The concentration of phosphorus (P) to be added is 5 × 10
And 16 atoms / cm 3, as FIG. 8 (A) and FIG. 9 (A) 9
By adding at a concentration lower than the concentration of the impurity element added in (B), the impurity regions (n ) 245,
Only 46 are formed (FIG. 9C).

【0064】その後、それぞれの濃度で添加されたn型
またはp型を付与する不純物元素を活性化するために熱
処理工程を行う。この工程はファーネスアニール炉を用
いた熱アニール法、レーザーアニール法、またはラピッ
ドサーマルアニール法(RTA法)で行うことができ
る。ここではファーネスアニール法で活性化工程を行
う。熱処理は酸素濃度が1ppm以下、好ましくは0.
1ppm以下の窒素雰囲気中で400〜700℃、代表
的には500〜600℃で行うものであり、本実施例で
は550℃で4時間の熱処理を行う。
Thereafter, a heat treatment step is performed to activate the n-type or p-type impurity element added at each concentration. This step can be performed by a thermal annealing method using a furnace annealing furnace, a laser annealing method, or a rapid thermal annealing method (RTA method). Here, the activation step is performed by furnace annealing. The heat treatment has an oxygen concentration of 1 ppm or less, preferably 0.1 ppm.
The heat treatment is performed at 400 to 700 ° C., typically 500 to 600 ° C. in a nitrogen atmosphere of 1 ppm or less. In this embodiment, the heat treatment is performed at 550 ° C. for 4 hours.

【0065】この熱アニールにおいて、ゲート電極23
0〜233と容量配線234形成するTa膜230b〜
234bは、表面から5〜80nmの厚さでTaNから
成る導電層(C)230c〜234cが形成される。ま
た、その他に導電層(B)230b〜234bがタング
ステン(W)の場合には窒化タングステン(WN)が形
成され、チタン(Ti)の場合には窒化チタン(Ti
N)を形成することができる。また、窒素またはアンモ
ニアなどを用いた窒素を含むプラズマ雰囲気にゲート電
極230〜234を晒しても同様に形成することができ
る。さらに、3〜100%の水素を含む雰囲気中で、3
00〜450℃で1〜12時間の熱アニールを行い、島
状半導体層を水素化する工程を行う。この工程は熱的に
励起された水素により島状半導体層にある1016〜10
18/cm3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。
In this thermal annealing, the gate electrode 23
0 to 233 and a Ta film 230b to form the capacitor wiring 234
234b has conductive layers (C) 230c to 234c made of TaN with a thickness of 5 to 80 nm from the surface. In addition, when the conductive layers (B) 230b to 234b are tungsten (W), tungsten nitride (WN) is formed, and when the conductive layers (B) 230b to 234b are titanium (Ti), titanium nitride (Ti) is formed.
N) can be formed. Alternatively, the gate electrodes 230 to 234 can be formed similarly by exposing the gate electrodes 230 to 234 to a plasma atmosphere containing nitrogen using nitrogen or ammonia. Further, in an atmosphere containing 3 to 100% hydrogen,
Thermal annealing is performed at 00 to 450 ° C. for 1 to 12 hours to hydrogenate the island-shaped semiconductor layer. This step in the island-like semiconductor layers by thermally excited hydrogen 10 16-10
This is a step of terminating dangling bonds of 18 / cm 3 . As another means of hydrogenation, plasma hydrogenation (using hydrogen excited by plasma) may be performed.

【0066】結晶化の工程においてシリコンの結晶化を
助長する触媒元素を使用し、その後実施形態3で説明し
たゲッタリングの工程を行わなかった場合には島状半導
体層中には微量(1×1017〜1×1019atoms/cm3
度)の触媒元素が残留する。勿論、そのような状態でも
TFTを完成させることが可能であるが、残留する触媒
元素を少なくともチャネル形成領域から除去する方がよ
り好ましい。この触媒元素を除去する手段の一つにリン
(P)によるゲッタリング作用を利用する手段がある。
ゲッタリングに必要なリン(P)の濃度は図9(B)で
形成した不純物領域(n+)と同程度であれば良く、こ
こで実施される活性化工程の熱アニールにより、nチャ
ネル型TFTおよびpチャネル型TFTのチャネル形成
領域から触媒元素を不純物領域240〜244に偏析さ
せることができる。その結果不純物領域240〜244
には1×1017〜1×1019atoms/cm3程度の触媒元素
が偏析する(図9(D))。
In the case of using a catalytic element for promoting crystallization of silicon in the crystallization step and not performing the gettering step described in the third embodiment thereafter, a very small amount (1 × 10 17 to 1 × 10 19 atoms / cm 3 ) of the catalytic element remains. Of course, the TFT can be completed in such a state, but it is more preferable to remove the remaining catalyst element from at least the channel formation region. One of the means for removing the catalytic element is a means utilizing a gettering action by phosphorus (P).
The concentration of phosphorus (P) required for gettering may be the same as that of the impurity region (n + ) formed in FIG. 9B, and the n-channel type The catalyst element can be segregated into the impurity regions 240 to 244 from the channel formation region of the TFT and the p-channel TFT. As a result, impurity regions 240 to 244
The catalyst elements of about 1 × 10 17 to 1 × 10 19 atoms / cm 3 are segregated (FIG. 9D).

【0067】図12(A)および図13(A)は、図9
(D)におけるTFTの上面図であり、A−A'断面お
よびC−C'断面は図9(D)のA−A'およびC−C'
に対応している。また、B−B'断面およびD−D'断面
は図14(A)および図15(A)の断面図に対応して
いる。図12よび図13の上面図はゲート絶縁膜を省略
しているが、ここまでの工程で、第1及び第2の絶縁層
上に形成された島状半導体層209、210、212上
にゲート電極230、231、233と容量配線234
が図に示すように形成される。
FIGS. 12A and 13A show FIG.
FIG. 10D is a top view of the TFT in FIG. 9D, in which AA ′ section and CC ′ section are AA ′ and CC ′ in FIG. 9D.
It corresponds to. In addition, the BB ′ cross section and the DD ′ cross section correspond to the cross-sectional views of FIGS. 14A and 15A. Although the gate insulating film is omitted in the top views of FIGS. 12 and 13, the gate insulating film is formed on the island-shaped semiconductor layers 209, 210, and 212 formed on the first and second insulating layers in the steps so far. Electrodes 230, 231, 233 and capacitance wiring 234
Are formed as shown in the figure.

【0068】活性化および水素化の工程が終了したら、
ゲート線を形成する第2の導電層を形成する。この第2
の導電層は低抵抗材料であるアルミニウム(Al)や銅
(Cu)を主成分とする導電層(D)で形成する。いず
れにしても、第2の導電層の抵抗率は0.1〜10μΩ
cm程度とする。さらに、チタン(Ti)やタンタル(T
a)、タングステン(W)、モリブデン(Mo)から成
る導電層(E)を積層形成すると良い。本実施例では、
チタン(Ti)を0.1〜2重量%含むアルミニウム
(Al)膜で導電層(D)247を形成し、チタン(T
i)膜を導電層(E)248として形成した。導電層
(D)247は200〜400nm(好ましくは250
〜350nm)とすれば良く、導電層(E)248は5
0〜200(好ましくは100〜150nm)で形成す
れば良い(図10(A))。
When the activation and hydrogenation steps are completed,
A second conductive layer for forming a gate line is formed. This second
Is formed of a conductive layer (D) mainly composed of a low-resistance material such as aluminum (Al) or copper (Cu). In any case, the resistivity of the second conductive layer is 0.1 to 10 μΩ.
cm. Furthermore, titanium (Ti) and tantalum (T
a), a conductive layer (E) made of tungsten (W) and molybdenum (Mo) is preferably formed by lamination. In this embodiment,
A conductive layer (D) 247 is formed of an aluminum (Al) film containing 0.1 to 2% by weight of titanium (Ti), and titanium (T) is formed.
i) The film was formed as the conductive layer (E) 248. The conductive layer (D) 247 has a thickness of 200 to 400 nm (preferably 250 nm).
350350 nm), and the conductive layer (E) 248
The thickness may be from 0 to 200 (preferably 100 to 150 nm) (FIG. 10A).

【0069】そして、ゲート電極に接続するゲート線を
形成するために導電層(E)248と導電層(D)24
7とをエッチング処理して、ゲート配線249、250
と容量配線251を形成する。エッチング処理は最初に
SiCl4とCl2とBCl3との混合ガスを用いたドラ
イエッチング法で導電層(E)の表面から導電層(D)
の途中まで除去し、その後リン酸系のエッチング溶液に
よるウエットエッチングで導電層(D)を除去すること
により、下地との選択加工性を保ってゲート配線を形成
することができる(図10(B))。
Then, the conductive layer (E) 248 and the conductive layer (D) 24 are formed to form a gate line connected to the gate electrode.
7 is etched to form gate wirings 249, 250
And a capacitor wiring 251 are formed. The etching treatment is first performed from the surface of the conductive layer (E) to the conductive layer (D) by a dry etching method using a mixed gas of SiCl 4 , Cl 2 and BCl 3.
Then, the conductive layer (D) is removed by wet etching using a phosphoric acid-based etching solution, whereby the gate wiring can be formed while maintaining the selectivity with the base (FIG. 10B )).

【0070】図12(B)および図13(B)はこの状
態の上面図を示し、A−A'断面およびC−C'断面は図
10(B)のA−A'およびC−C'に対応している。ま
た、B−B'断面およびD−D'断面は図14(B)およ
び図15(B)のB−B'およびD−D'に対応してい
る。図12(B)および図13(B)において、ゲート
配線249、250の一部は、ゲート電極230、23
1、233の一部と重なり電気的に接触している。この
様子はB−B'断面およびD−D'断面に対応した図14
(B)および図15(B)の断面構造図からも明らか
で、第1の導電層を形成する導電層(C)と第2の導電
層を形成する導電層(D)とが電気的に接触している。
FIGS. 12 (B) and 13 (B) show top views in this state, and the AA 'section and CC' section are taken along AA 'and CC' in FIG. 10 (B). It corresponds to. The BB 'section and the DD' section correspond to BB 'and DD' in FIGS. 14B and 15B, respectively. In FIGS. 12B and 13B, part of the gate wirings 249 and 250 are
1 and 233, and overlaps and is in electrical contact. This state is shown in FIG. 14 corresponding to the BB ′ section and the DD ′ section.
15B and FIG. 15B, the conductive layer (C) forming the first conductive layer and the conductive layer (D) forming the second conductive layer are electrically connected to each other. In contact.

【0071】第1の層間絶縁膜252は500〜150
0nmの厚さで酸化シリコン膜または酸化窒化シリコン
膜で形成する。本実施例では、SiH4を27SCCM、N2
Oを900SCCM、として反応圧力160Pa、基板温度3
25℃で放電電力密度0.15W/cm2で形成した。その
後、それぞれの島状半導体層に形成されたソース領域ま
たはドレイン領域に達するコンタクトホールを形成し、
ソース配線253〜256と、ドレイン配線257〜2
60を形成する。図示していないが、本実施例ではこの
電極を、Ti膜を100nm、Tiを含むアルミニウム
膜300nm、Ti膜150nm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。
The first interlayer insulating film 252 has a thickness of 500 to 150
It is formed using a silicon oxide film or a silicon oxynitride film with a thickness of 0 nm. In this embodiment, 27 SCCM of SiH 4 and N 2
O is 900 SCCM, reaction pressure 160 Pa, substrate temperature 3
It was formed at 25 ° C. with a discharge power density of 0.15 W / cm 2 . After that, a contact hole reaching the source region or the drain region formed in each island-shaped semiconductor layer is formed,
Source wirings 253 to 256 and drain wirings 257 to 2
Form 60. Although not shown, in this embodiment, this electrode is a laminated film having a three-layer structure in which a 100 nm thick Ti film, a 300 nm thick aluminum film containing Ti, and a 150 nm thick Ti film are continuously formed by a sputtering method.

【0072】次に、パッシベーション膜261として、
窒化シリコン膜、酸化シリコン膜、または酸化窒化シリ
コン膜を50〜500nm(代表的には100〜300
nm)の厚さで形成する。この状態で水素化処理を行う
とTFTの特性向上に対して好ましい結果が得られる。
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。また、このような熱処理により第1の層間絶縁膜2
52に存在する水素を島状半導体層209〜212に拡
散させ水素化をすることもできる。いずれにしても、島
状半導体層209〜212の欠陥密度を10 16/cm3以下
とすることが望ましく、そのために水素を0.01〜
0.1atomic%程度付与すれば良い(図10(C))。
なお、ここで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261に開口部を形成しておいても良い。
Next, as a passivation film 261,
Silicon nitride, silicon oxide, or silicon oxynitride
50-500 nm (typically 100-300 nm)
(nm). Hydrogenation is performed in this state
In addition, favorable results can be obtained for improving the characteristics of the TFT.
For example, in an atmosphere containing 3 to 100% hydrogen, 300
It is good to perform heat treatment at ~ 450 ° C for 1 to 12 hours.
The same effect can be obtained by using the plasma hydrogenation method.
You. Further, the first interlayer insulating film 2 is formed by such heat treatment.
The hydrogen existing in the region 52 is spread to the island-shaped semiconductor layers 209 to 212.
Hydrogenation can also be carried out. In any case, the island
Defect density of the semiconductor layers 209 to 212 is 10 16/cmThreeLess than
It is desirable that the hydrogen for 0.01 ~
What is necessary is just to give about 0.1 atomic% (FIG.10 (C)).
Note that the pixel electrode and the drain wiring are connected later.
At the position where the contact hole for
An opening may be formed in the activation film 261.

【0073】図12(C)および図13(C)のはこの
状態の上面図を示し、A−A'断面およびC−C'断面は
図10(C)のA−A'およびC−C'に対応している。
また、B−B'断面およびD−D'断面は図14(C)お
よび図15(C)のB−B'およびD−D'に対応してい
る。図12(C)と図13(C)では第1の層間絶縁膜
を省略して示すが、島状半導体層209、210、21
2の図示されていないソースおよびドレイン領域にソー
ス線253、254、256とドレイン線257、25
8、260が第1の層間絶縁膜に形成されたコンタクト
ホールを介して接続している。
FIGS. 12 (C) and 13 (C) show top views in this state. AA ′ section and CC ′ section are taken along AA ′ and CC in FIG. 10 (C). 'Is supported.
The BB 'section and the DD' section correspond to BB 'and DD' in FIGS. 14C and 15C, respectively. Although the first interlayer insulating film is omitted in FIGS. 12C and 13C, the island-shaped semiconductor layers 209, 210, and 21 are omitted.
Source lines 253, 254, 256 and drain lines 257, 25
8 and 260 are connected via a contact hole formed in the first interlayer insulating film.

【0074】その後図11に示すように、有機樹脂から
なる第2の層間絶縁膜262を1.0〜1.5μm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。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、3
00℃で焼成して形成する。そして、第2の層間絶縁膜
262にドレイン配線260に達するコンタクトホール
を形成し、画素電極263、264を形成する。画素電
極は、透過型液晶表示装置とする場合には透明導電膜を
用いれば良く、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。本実施例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(ITO)膜、
酸化亜鉛(ZnO)膜、酸化インジウム・スズ・酸化亜
鉛膜などからえらばれる透明導電膜を100nmの厚さ
にスパッタ法で形成する。
Thereafter, as shown in FIG. 11, a second interlayer insulating film 262 made of an organic resin is formed to a thickness of 1.0 to 1.5 μm. As the organic resin, polyimide, acrylic, polyamide, polyimide amide, BCB (benzocyclobutene), or the like can be used. Here, a polyimide that is thermally polymerized after being applied to the substrate is used.
It is formed by firing at 00 ° C. Then, a contact hole reaching the drain wiring 260 is formed in the second interlayer insulating film 262, and pixel electrodes 263 and 264 are formed. As the pixel electrode, a transparent conductive film may be used for a transmission type liquid crystal display device, and a metal film may be used for a reflection type liquid crystal display device. In this embodiment, in order to form a transmissive liquid crystal display device, an indium tin oxide (ITO) film,
A transparent conductive film selected from a zinc oxide (ZnO) film, an indium oxide / tin / zinc oxide film, or the like is formed to a thickness of 100 nm by a sputtering method.

【0075】こうして同一基板上に、駆動回路のTFT
と画素部の画素TFTとを有した基板を完成させること
ができる。駆動回路にはpチャネル型TFT301、第
1のnチャネル型TFT302、第2のnチャネル型T
FT303、画素部には画素TFT304、保持容量3
05が形成される。本明細書では便宜上このような基板
をアクティブマトリクス基板と呼ぶ。
As described above, the TFT of the driving circuit is formed on the same substrate.
And a substrate having the pixel TFT of the pixel portion. The driving circuit includes a p-channel TFT 301, a first n-channel TFT 302, and a second n-channel TFT
FT303, pixel TFT 304 in the pixel portion, storage capacitor 3
05 is formed. In this specification, such a substrate is referred to as an active matrix substrate for convenience.

【0076】駆動回路のpチャネル型TFT301に
は、島状半導体層209にチャネル形成領域306、ソ
ース領域307a、307b、ドレイン領域308a,
308bを有している。第1のnチャネル型TFT30
2には、島状半導体層210にチャネル形成領域30
9、ゲート電極231と重なるLDD領域(Lov)31
0、ソース領域311、ドレイン領域312を有してい
る。このLov領域のチャネル長方向の長さは0.5〜
3.0μm、好ましくは1.0〜1.5μmとした。第
2のnチャネル型TFT303には、島状半導体層21
1にチャネル形成領域313、Lov領域とLoff領域
(ゲート電極と重ならないLDD領域であり、以降Lof
f領域と記す)とが形成され、このLoff領域のチャネル
長方向の長さは0.3〜2.0μm、好ましくは0.5
〜1.5μmである。画素TFT304には、島状半導
体層212にチャネル形成領域318、319、Loff
領域320〜323、ソースまたはドレイン領域324
〜326を有している。Loff領域のチャネル長方向の
長さは0.5〜3.0μm、好ましくは1.5〜2.5
μmである。さらに、容量配線234、251と、ゲー
ト絶縁膜と同じ材料から成る絶縁膜と、画素TFT30
4のドレイン領域326に接続し、n型を付与する不純
物元素が添加された半導体層327とから保持容量30
5が形成されている。図12では画素TFT304をダ
ブルゲート構造としたが、シングルゲート構造でも良い
し、複数のゲート電極を設けたマルチゲート構造として
も差し支えない。
In the p-channel TFT 301 of the driving circuit, the channel forming region 306, the source regions 307a and 307b, the drain region 308a,
308b. First n-channel TFT 30
2 includes a channel formation region 30 in the island-shaped semiconductor layer 210.
9. LDD region (Lov) 31 overlapping gate electrode 231
0, a source region 311, and a drain region 312. The length of the Lov region in the channel length direction is 0.5 to
3.0 μm, preferably 1.0 to 1.5 μm. The second n-channel TFT 303 has an island-shaped semiconductor layer 21.
Reference numeral 1 denotes a channel forming region 313, an Lov region and an Loff region (an LDD region which does not overlap with the gate electrode.
The Loff region has a length in the channel length direction of 0.3 to 2.0 μm, preferably 0.5 to 2.0 μm.
1.51.5 μm. In the pixel TFT 304, channel formation regions 318, 319, Loff
Regions 320 to 323, source or drain region 324
To 326. The length of the Loff region in the channel length direction is 0.5 to 3.0 μm, preferably 1.5 to 2.5 μm.
μm. Further, the capacitor wirings 234 and 251, an insulating film made of the same material as the gate insulating film,
4 and a semiconductor layer 327 to which an impurity element imparting n-type is added.
5 are formed. In FIG. 12, the pixel TFT 304 has a double gate structure, but may have a single gate structure or a multi-gate structure provided with a plurality of gate electrodes.

【0077】以上の様な構成は、画素TFTおよび駆動
回路が要求する仕様に応じて各回路を構成するTFTの
構造を最適化し、半導体装置の動作性能と信頼性を向上
させることを可能としている。さらにゲート電極を耐熱
性を有する導電性材料で形成することによりLDD領域
やソース領域およびドレイン領域の活性化を容易とし、
ゲート配線低抵抗材料で形成することにより、配線抵抗
を十分低減できる。従って、画素部(画面サイズ)が4
インチクラス以上の表示装置に適用することができる。
そして、下地層を形成する第1の絶縁層203〜206
上で選択的に形成された単結晶構造を有する結晶質シリ
コン膜を用いることにより、完成したTFTにおいてn
チャネル型TFTでは、S値を0.10V/dec以上0.
30V/dec以下、Vthを0.5V以上2.5V以下、
電界効果移動度は300cm2/V・sec以上を実現すること
もできる。また、pチャネル型TFTでは、S値を0.
10V/dec以上0.30V/dec以下、Vthを−0.5V
以上−2.5V以下、電界効果移動度は200cm2/V・se
c以上を実現することもできる。
With the above-described configuration, it is possible to optimize the structure of the TFT constituting each circuit according to the specifications required by the pixel TFT and the driving circuit, and to improve the operation performance and reliability of the semiconductor device. . Further, the activation of the LDD region, the source region, and the drain region is facilitated by forming the gate electrode with a conductive material having heat resistance,
By forming the gate wiring from a low-resistance material, the wiring resistance can be sufficiently reduced. Therefore, the pixel portion (screen size) is 4
The invention can be applied to a display device of an inch class or more.
Then, the first insulating layers 203 to 206 forming an underlayer are formed.
By using the crystalline silicon film having a single crystal structure selectively formed above, n
In the channel type TFT, the S value is 0.10 V / dec or more.
30 V / dec or less, Vth 0.5 V or more and 2.5 V or less,
Field effect mobility of 300 cm 2 / V · sec or more can be realized. In a p-channel type TFT, the S value is set to 0.1.
10V / dec or more and 0.30V / dec or less, Vth is -0.5V
-2.5 V or less, field-effect mobility is 200 cm 2 / V · se
c or more can be achieved.

【0078】[実施例2]本実施例では、実施例1で作製
した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16に
示すように、図11の状態のアクティブマトリクス基板
に対し、配向膜601を形成する。通常液晶表示素子の
配向膜にはポリイミド樹脂が多く用いられている。対向
基板602には、遮光膜603、対向電極604および
配向膜605を形成する。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する。そして、画素部とCMOS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
板の間に液晶材料606を注入し、封止剤(図示せず)
によって完全に封止する。液晶材料には公知の液晶材料
を用いれば良い。このようにして図16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。
[Embodiment 2] In this embodiment, a process of manufacturing an active matrix type liquid crystal display device from the active matrix substrate manufactured in Embodiment 1 will be described. As shown in FIG. 16, an alignment film 601 is formed on the active matrix substrate in the state shown in FIG. Usually, a polyimide resin is often used for an alignment film of a liquid crystal display element. A light-shielding film 603, a counter electrode 604, and an alignment film 605 are formed on the counter substrate 602. After forming the alignment film, a rubbing treatment is performed so that the liquid crystal molecules are aligned with a certain pretilt angle. Then, the active matrix substrate on which the pixel portion and the CMOS circuit are formed and the opposing substrate are bonded to each other via a sealing material or a spacer (both not shown) by a known cell assembling process. Thereafter, a liquid crystal material 606 is injected between the two substrates, and a sealing agent (not shown) is used.
Complete sealing. A known liquid crystal material may be used as the liquid crystal material. Thus, the active matrix type liquid crystal display device shown in FIG. 16 is completed.

【0079】次に、このアクティブマトリクス型液晶表
示装置の構成を、図17の斜視図および図18の上面図
を用いて説明する。尚、図17と図18は、図7〜図1
1と図16の断面構造図と対応付けるため、共通の符号
を用いている。また、図18で示すE―E’に沿った断
面構造は、図11に示す画素マトリクス回路の断面図に
対応している。
Next, the configuration of this active matrix type liquid crystal display device will be described with reference to the perspective view of FIG. 17 and the top view of FIG. Note that FIGS. 17 and 18 correspond to FIGS.
In order to correspond to the cross-sectional structural views of FIG. 1 and FIG. 16, common reference numerals are used. The cross-sectional structure along EE ′ shown in FIG. 18 corresponds to the cross-sectional view of the pixel matrix circuit shown in FIG.

【0080】図17においてアクティブマトリクス基板
は、ガラス基板201上に形成された画素部406と、
走査信号駆動回路404と、画像信号駆動回路405で
構成される。画素部には画素TFT304が設けられ、
周辺に設けられる駆動回路はCMOS回路を基本として
構成されている。走査信号駆動回路404と、画像信号
駆動回路405はそれぞれゲート配線250とソース配
線256で画素TFT304に接続している。また、F
PC(Flexible Print Circuit)731が外部入力端子
734に接続され、入力配線402、403でそれぞれ
の駆動回路に接続している。
In FIG. 17, an active matrix substrate includes a pixel portion 406 formed on a glass substrate 201,
It is composed of a scanning signal driving circuit 404 and an image signal driving circuit 405. A pixel TFT 304 is provided in the pixel portion,
The driving circuit provided on the periphery is configured based on a CMOS circuit. The scanning signal driving circuit 404 and the image signal driving circuit 405 are connected to the pixel TFT 304 by a gate wiring 250 and a source wiring 256, respectively. Also, F
A PC (Flexible Print Circuit) 731 is connected to the external input terminal 734, and is connected to each drive circuit via input wirings 402 and 403.

【0081】図18は画素部406のほぼ一画素分を示
す上面図である。ゲート配線250は図示されていない
ゲート絶縁膜を介してその下の半導体層212と交差し
ている。図示はしていないが、半導体層にはソース領
域、ドレイン領域、n--領域でなるLoff領域が形成さ
れている。また、265はソース配線256とソース領
域324とのコンタクト部、266はドレイン配線26
0とドレイン領域326とのコンタクト部、267はド
レイン配線260と画素電極263のコンタクト部であ
る。保持容量305は、画素TFT304のドレイン領
域326から延在する半導体層327とゲート絶縁膜を
介して容量配線234、251が重なる領域で形成され
ている。
FIG. 18 is a top view showing almost one pixel of the pixel portion 406. FIG. The gate wiring 250 crosses the semiconductor layer 212 thereunder via a gate insulating film (not shown). Although not shown, an Loff region including a source region, a drain region, and an n region is formed in the semiconductor layer. Reference numeral 265 denotes a contact portion between the source wiring 256 and the source region 324, and 266 denotes a drain wiring 26.
A contact portion 267 between the zero and the drain region 326 is a contact portion between the drain wiring 260 and the pixel electrode 263. The storage capacitor 305 is formed in a region where the capacitor wirings 234 and 251 overlap with the semiconductor layer 327 extending from the drain region 326 of the pixel TFT 304 via a gate insulating film.

【0082】なお、本実施例のアクティブマトリクス型
液晶表示装置は、実施例1で説明した構造と照らし合わ
せて説明したが、実施例1の構成に限定されるものでな
く、実施形態1〜3で示した構成を実施例1に応用して
完成させたアクティブマトリクス基板を用いても良い。
Although the active matrix type liquid crystal display device of the present embodiment has been described with reference to the structure described in the first embodiment, the present invention is not limited to the configuration of the first embodiment. An active matrix substrate completed by applying the configuration shown in to the first embodiment may be used.

【0083】[実施例3]図19は液晶表示装置の入出力
端子、画素部、駆動回路の配置の一例を示す図である。
画素部406にはm本のゲート配線とn本のソース配線
がマトリクス状に交差している。例えば、画素密度がV
GAの場合、480本のゲート配線と640本のソース
配線が形成され、XGAの場合には768本のゲート配
線と1024本のソース配線が形成される。画素部の画
面サイズは、13インチクラスの場合対角線の長さは3
40mmとなり、18インチクラスの場合には460m
mとなる。このような液晶表示装置を実現するには、ゲ
ート配線を実施例1で示したような低抵抗材料で形成す
る必要がある。ゲート配線の時定数(抵抗×容量)が大
きくなると走査信号の応答速度が遅くなり、液晶を高速
で駆動できなくなる。例えば、ゲート配線を形成する材
料の比抵抗が100μΩcmである場合には6インチクラ
スの画面サイズがほぼ限界となるが、3μΩcmである場
合には27インチクラスの画面サイズまで対応できる。
[Embodiment 3] FIG. 19 is a diagram showing an example of an arrangement of input / output terminals, a pixel portion, and a driving circuit of a liquid crystal display device.
In the pixel portion 406, m gate wirings and n source wirings intersect in a matrix. For example, if the pixel density is V
In the case of GA, 480 gate lines and 640 source lines are formed, and in the case of XGA, 768 gate lines and 1024 source lines are formed. The screen size of the pixel unit is 3 inches for a 13-inch class.
40mm, 460m for 18 inch class
m. In order to realize such a liquid crystal display device, it is necessary to form the gate wiring with a low-resistance material as described in the first embodiment. When the time constant (resistance × capacitance) of the gate wiring increases, the response speed of the scanning signal decreases, and the liquid crystal cannot be driven at high speed. For example, when the specific resistance of the material forming the gate wiring is 100 μΩcm, the screen size of the 6-inch class is almost the limit.

【0084】画素部406の周辺には走査信号駆動回路
404と画像信号駆動回路405が設けられている。こ
れらの駆動回路のゲート配線の長さも画素部の画面サイ
ズの大型化と共に必然的に長くなるので、大画面を実現
するためには実施例1で示したようなアルミニウム(A
l)や銅(Cu)などの低抵抗材料でゲート配線を形成
することが好ましい。また、本発明は入力端子401か
ら各駆動回路までを接続する入力配線402、403を
ゲート配線と同じ材料で形成することができ、配線抵抗
の低抵抗化に寄与することができる。
A scanning signal driving circuit 404 and an image signal driving circuit 405 are provided around the pixel portion 406. Since the length of the gate wiring of these driving circuits is inevitably increased with the increase in the screen size of the pixel portion, the aluminum (A
1) It is preferable to form the gate wiring with a low-resistance material such as copper (Cu). In addition, according to the present invention, the input wirings 402 and 403 connecting the input terminal 401 to each drive circuit can be formed of the same material as the gate wiring, which can contribute to a reduction in wiring resistance.

【0085】一方、画素部の画面サイズが0.9インチ
クラスの場合には、対角線の長さが24mm程度とな
り、TFTをサブミクロンルールで作製すると周辺に設
ける駆動回路を含めても30×30mm2以内に収ま
る。このような場合には、実施例3で示したような低抵
抗材料でゲート配線を形成することは必ずしも必要でな
く、TaやWなどのゲート電極を形成する材料と同じ材
料でゲート配線を形成することも可能である。
On the other hand, when the screen size of the pixel portion is in the class of 0.9 inch, the length of the diagonal line is about 24 mm. Fits within 2 . In such a case, it is not always necessary to form the gate wiring with a low-resistance material as described in Embodiment 3, and the gate wiring is formed with the same material as the gate electrode such as Ta or W. It is also possible.

【0086】このような構成の液晶表示装置は、実施形
態1〜3で示した結晶化の方法を実施例1に応用して完
成させたアクティブマトリクス基板を用いて完成させる
ことができる。いずれにしても、実施形態1〜3で示し
た結晶化技術により完成したアクティブマトリクス基板
であれば自由に組み合わせてアクティブマトリクス型液
晶表示装置を作製することができる。
The liquid crystal display device having such a configuration can be completed using an active matrix substrate completed by applying the crystallization method described in Embodiments 1 to 3 to Example 1. In any case, an active matrix type liquid crystal display device can be manufactured by freely combining active matrix substrates that are completed by the crystallization techniques described in Embodiments 1 to 3.

【0087】[実施例4]本実施例では、本発明のアクテ
ィブマトリクス基板を用いて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。図2
0(A)は本発明を用いたEL表示装置の上面図であ
る。図20(A)において、10は基板、11は画素
部、12はソース側駆動回路、13はゲート側駆動回路
であり、それぞれの駆動回路は配線14〜16を経てF
PC17に至り、外部機器へと接続される。
[Embodiment 4] In this embodiment, an example in which an EL (electroluminescence) display device is manufactured using the active matrix substrate of the present invention will be described. FIG.
0 (A) is a top view of an EL display device using the present invention. In FIG. 20A, 10 is a substrate, 11 is a pixel portion, 12 is a source side drive circuit, 13 is a gate side drive circuit, and each drive circuit has
The PC 17 is connected to an external device.

【0088】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対向板18を設け
る。対向板18はシール剤81でTFTとEL層が形成
されているアクティブマトリクス基板と張合わされてい
る。そして、アクティブマトリクス基板と対向板との間
に形成される空間にはシリコーン系、フェノール系、エ
ポキシ系、アクリル系などの樹脂材料20が充填されて
いる。EL素子は水分をはじめ湿気に弱く、劣化しやす
いので樹脂材料20には、酸化バリウムなどの乾燥剤を
混入させておくと耐湿性を高める上で効果的である。対
向板18はガラス板またはプラスチック板、金属板など
を用いれば良い。このようにして、EL素子は完全に前
記密閉空間に封入された状態となり、外気から完全に遮
断される。
At this time, the opposing plate 18 is provided so as to surround at least the pixel portion, preferably the drive circuit and the pixel portion. The opposing plate 18 is adhered to the active matrix substrate on which the TFT and the EL layer are formed by a sealant 81. The space formed between the active matrix substrate and the opposing plate is filled with a resin material 20, such as silicone, phenol, epoxy, or acrylic. Since the EL element is susceptible to moisture and moisture and easily deteriorates, mixing a desiccant such as barium oxide into the resin material 20 is effective in increasing moisture resistance. The opposite plate 18 may be a glass plate, a plastic plate, a metal plate, or the like. Thus, the EL element is completely sealed in the closed space, and is completely shut off from the outside air.

【0089】また、図20(B)は本実施例のEL表示
装置の断面構造であり、基板10、下地膜21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。)22及び画素部用TFT23(但し、ここ
ではEL素子への電流を制御するTFTだけ図示してい
る。)が形成されている。駆動回路用TFT22として
は、図11に示したnチャネル型TFT302またはp
チャネル型TFT301を用いれば良い。また、画素部
用TFT23には図13に示したnチャネル型TFT3
04またはそれと同様な構造を有するpチャネル型TF
Tを用いれば良い。
FIG. 20B shows a cross-sectional structure of the EL display device of this embodiment, in which a TFT for a driving circuit (here, an n-channel TFT and a p-channel TFT) is formed on a substrate 10 and a base film 21. A CMOS circuit combining TFTs is shown) 22 and a TFT 23 for a pixel portion (however, only a TFT for controlling current to an EL element is shown here). As the driving circuit TFT 22, the n-channel TFT 302 or the p-channel TFT 302 shown in FIG.
A channel type TFT 301 may be used. The n-channel TFT 3 shown in FIG.
04 or p-channel type TF having a structure similar thereto
T may be used.

【0090】本発明を用いて駆動回路用TFT22、画
素部用TFT23が完成したら、樹脂材料でなる層間絶
縁膜(平坦化膜)26の上に画素部用TFT23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27
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27を形成したら、絶縁膜28を形成
し、画素電極27上に開口部を形成する。
When the TFT 22 for the drive circuit and the TFT 23 for the pixel portion are completed by using the present invention, a transparent electrically connected to the drain of the TFT 23 for the pixel portion is formed on the interlayer insulating film (flattening film) 26 made of a resin material. Pixel electrode 27 made of conductive film
To form 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 27 is formed, an insulating film 28 is formed, and an opening is formed on the pixel electrode 27.

【0091】次に、EL層29を形成する。EL層29
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、EL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 29 is formed. EL layer 29
Are known EL materials (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. EL materials include low molecular weight materials and high molecular weight (polymer) materials.
When a low molecular material is used, an evaporation method is used. When a high molecular material is used, a simple method such as a spin coating method, a printing method, or an ink jet method can be used.

【0092】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。
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.

【0093】EL層29を形成したら、その上に陰極3
0を形成する。陰極30とEL層29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29と陰極30を連続成膜するか、
EL層29を不活性雰囲気で形成し、大気解放しないで
陰極30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 29 is formed, the cathode 3
0 is formed. It is desirable to remove moisture and oxygen existing at the interface between the cathode 30 and the EL layer 29 as much as possible. Therefore, the EL layer 29 and the cathode 30 are continuously formed in a vacuum,
It is necessary to devise that the EL layer 29 is formed in an inert atmosphere and the cathode 30 is formed without opening to the atmosphere. In this embodiment, a multi-chamber method (cluster tool method)
By using the film forming apparatus described above, the film forming as described above can be performed.

【0094】なお、本実施例では陰極30として、Li
F(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29上に蒸着法で1
nm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30は31で示される領域において配線16に接
続される。配線16は陰極30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32を介し
てFPC17に接続される。FPC17上にはさらに樹
脂層80が形成され、この部分の接着強度を高めてい
る。
In this embodiment, the cathode 30 is made of Li
A laminated structure of an F (lithium fluoride) film and an Al (aluminum) film is used. Specifically, one layer is formed on the EL layer 29 by vapor deposition.
A LiF (lithium fluoride) film having a thickness of 300 nm is formed, and an aluminum film having a thickness of 300 nm is formed thereon. Of course, a MgAg electrode which is a known cathode material may be used. The cathode 30 is connected to the wiring 16 in a region indicated by 31. The wiring 16 is a power supply line for applying a predetermined voltage to the cathode 30, and is connected to the FPC 17 via a conductive paste material 32. A resin layer 80 is further formed on the FPC 17 to increase the adhesive strength at this portion.

【0095】31に示された領域において陰極30と配
線16とを電気的に接続するために、層間絶縁膜26及
び絶縁膜28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26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28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28をエッチングする際に、層間
絶縁膜26まで一括でエッチングしても良い。この場
合、層間絶縁膜26と絶縁膜28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 order to electrically connect the cathode 30 and the wiring 16 in the region 31, it is necessary to form contact holes in the interlayer insulating film 26 and the insulating film 28. These may be formed at the time of etching the interlayer insulating film 26 (at the time of forming a contact hole for a pixel electrode) or at the time of etching the insulating film 28 (at the time of forming an opening before forming an EL layer). Further, when the insulating film 28 is etched, the etching may be performed all at once up to the interlayer insulating film 26. In this case, if the interlayer insulating film 26 and the insulating film 28 are made of the same resin material, the shape of the contact hole can be made good.

【0096】また、配線16はシーリング材81と基板
10との間を隙間(但し接着剤19で塞がれている。)
を通ってFPC17に電気的に接続される。なお、ここ
では配線16について説明したが、他の配線14、15
も同様にしてシーリング材18の下を通ってFPC17
に電気的に接続される。
The wiring 16 has a gap between the sealing material 81 and the substrate 10 (however, the wiring 16 is closed with the adhesive 19).
And is electrically connected to the FPC 17. Although the wiring 16 has been described here, the other wirings 14, 15
In the same manner, pass under the sealing material 18 and pass through the FPC 17
Is electrically connected to

【0097】以上のような構成でなるEL表示装置にお
いて、本発明を用いることができる。ここで画素部のさ
らに詳細な断面構造を図21に、上面構造を図22
(A)に、回路図を図22(B)に示す。図21、図2
2(A)及び図22(B)では共通の符号を用いるので
互いに参照すれば良い。
The present invention can be used in the EL display device having the above configuration. FIG. 21 shows a more detailed sectional structure of the pixel portion, and FIG.
FIG. 22A shows a circuit diagram. FIG. 21, FIG.
2 (A) and FIG. 22 (B) use the same reference numerals, so they may be referred to each other.

【0098】図21において、基板2401上に設けら
れたスイッチング用TFT2402は本発明(例えば、
実施例1の図11で示したTFT)のnチャネル型TF
T303を用いて形成される。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
でも良い。或いは、また、本発明のpチャネル型TFT
を用いて形成しても構わない。
In FIG. 21, the switching TFT 2402 provided on the substrate 2401 is the same as that of the present invention (for example,
N-channel type TF of the TFT shown in FIG.
It is formed using T303. 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 may be used, or a triple gate structure or a multi-gate structure having more gates may be used. Alternatively, the p-channel TFT of the present invention
May be used.

【0099】電流制御用TFT2403は本発明の図1
1で示すnチャネル型TFT302を用いて形成する。
このとき、スイッチング用TFT2402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TFT2402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 2403 is the same as that shown in FIG.
1 is formed using an n-channel TFT 302.
At this time, the drain wiring 35 of the switching TFT 2402 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 2402.

【0100】このとき、電流制御用TFT2403が本
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(厳密にはゲート電極とし
て機能するサイドウォール)に重なるようにLDD領域
を設ける本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 2403 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 control TFT so as to overlap with the gate electrode (strictly, a sidewall functioning as a gate electrode) via the gate insulating film is extremely effective.

【0101】本実施例では電流制御用TFT2403を
シングルゲート構造で図示しているが、複数のTFTを
直列につなげたマルチゲート構造としても良い。さら
に、複数のTFTを並列につなげて実質的にチャネル形
成領域を複数に分割し、熱の放射を高い効率で行えるよ
うにした構造としても良い。このような構造は熱による
劣化対策として有効である。
In this embodiment, the current controlling TFT 2403 is shown in a single gate structure, but a multi-gate structure in which a plurality of TFTs 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.

【0102】図22(A)に示すように、電流制御用T
FT2403のゲート電極37となる配線は2404で
示される領域で、電流制御用TFT2403のドレイン
配線40と絶縁膜を介して重なる。このとき、2404
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2404は電流制御用TFT2403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)2
501に接続され、常に一定の電圧が加えられている。
As shown in FIG. 22A, the current control T
A wiring serving as the gate electrode 37 of the FT 2403 is a region indicated by reference numeral 2404 and overlaps with the drain wiring 40 of the current controlling TFT 2403 via an insulating film. At this time, 2404
A capacitor is formed in the region indicated by. The capacitor 2404 functions as a capacitor for holding a voltage applied to the gate of the current control TFT 2403. The drain wiring 40 is connected to the current supply line (power supply line) 2
501, a constant voltage is always applied.

【0103】スイッチング用TFT2402及び電流制
御用TFT2403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 2402 and the current control TFT 2403.
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 very 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.

【0104】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TFT2
403のドレインに電気的に接続される。画素電極43
としてはアルミニウム合金膜、銅合金膜または銀合金膜
など低抵抗な導電膜またはそれらの積層膜を用いること
が好ましい。勿論、他の導電膜との積層構造としても良
い。
Reference numeral 43 denotes a pixel electrode (cathode of an EL element) made of a conductive film having high reflectivity.
403 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.

【0105】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。
The light emitting layer 45 is formed in a groove (corresponding to a pixel) formed by the banks 44a and 44b formed of an insulating film (preferably resin). Although only one pixel is shown here, R (red), G (green), B
Light emitting layers corresponding to each color of (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.

【0106】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,.Becker, O.Gel
sen, E.Kluge, W.Kreuder and H.Spreitzer,“Polymers
for Light Emitting Diodes”,Euro Display,Proceedi
ngs,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, Becker, O. Gel
sen, E. Kluge, W. Kreuder and H. Spreitzer, “Polymers
for Light Emitting Diodes ”, Euro Display, Proceedi
ngs, 1999, p.33-37 "and JP-A-10-92576.

【0107】具体的な発光層としては、赤色に発光する
発光層にはシアノポリフェニレンビニレン、緑色に発光
する発光層にはポリフェニレンビニレン、青色に発光す
る発光層にはポリフェニレンビニレン若しくはポリアル
キルフェニレンを用いれば良い。膜厚は30〜150n
m(好ましくは40〜100nm)とすれば良い。
As specific light emitting layers, cyanopolyphenylenevinylene is used for a red light emitting layer, polyphenylenevinylene is used for a green light emitting layer, and polyphenylenevinylene or polyalkylphenylene is used for a blue light emitting layer. Good. The film thickness is 30-150n
m (preferably 40 to 100 nm).

【0108】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.

【0109】例えば、本実施例ではポリマー系材料を発
光層として用いる例を示したが、低分子系有機EL材料
を用いても良い。また、電荷輸送層や電荷注入層として
炭化珪素等の無機材料を用いることも可能である。これ
らの有機EL材料や無機材料は公知の材料を用いること
ができる。
For example, in this embodiment, an example is shown in which a polymer material is used for the light emitting layer, but a low molecular organic EL material may be used. It is also possible to use an inorganic material such as silicon carbide for the charge transport layer and the charge injection layer. Known materials can be used for these organic EL materials and inorganic materials.

【0110】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.

【0111】陽極47まで形成された時点でEL素子2
405が完成する。なお、ここでいうEL素子2405
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22
(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 2
405 is completed. Note that the EL element 2405 referred to 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), the pixel electrode 43 substantially matches the area of the pixel, and the entire pixel functions as an EL element. Therefore, the efficiency of light emission is extremely high, and a bright image can be displayed.

【0112】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.

【0113】以上のように本発明のEL表示装置は図2
1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
示装置が得られる。
As described above, the EL display device of the present invention has the structure shown in FIG.
A switching TFT having a sufficiently low off-current value and a current controlling TFT resistant to hot carrier injection are provided. Therefore, an EL display device having high reliability and capable of displaying an excellent image can be obtained.

【0114】なお、本実施例の構成は、実施形態1〜3
及び実施例1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8の電子機器の表示部とし
て本実施例のEL表示装置を用いることは有効である。
The configuration of this embodiment is similar to that of the first to third embodiments.
The present invention can be freely combined with the configuration of the first embodiment. In addition, it is effective to use the EL display device according to the present embodiment as the display unit of the electronic device according to the eighth embodiment.

【0115】[実施例5]本実施例では、実施例4に示し
た画素部において、EL素子2405の構造を反転させ
た構造について説明する。説明には図23を用いる。な
お、図22(A)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 5] In this embodiment, a structure in which the EL element 2405 is inverted in the pixel portion shown in Embodiment 4 will be described. FIG. 23 is used for the description. Note that only the structure of FIG. 22A is different from that of the EL element and the current controlling TFT, and therefore, the other description is omitted.

【0116】図23において、電流制御用TFT260
1は本発明のpチャネル型TFTを用いて形成される。
作製プロセスは実施例1を参照すれば良い。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 FIG. 23, the current controlling TFT 260
1 is formed using the p-channel TFT of the present invention.
Embodiment 1 can be referred to for the manufacturing process. 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.

【0117】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2602が形成さ
れる。
Then, the banks 51a and 51b made of an insulating film are used.
Is formed, a light emitting layer 52 made of polyvinyl carbazole is formed by applying a solution. An electron injection layer 53 made of potassium acetylacetonate (denoted as acacK) and a cathode made of an aluminum alloy are formed thereon. In this case, the cathode 54 also functions as a passivation film. Thus, an EL element 2602 is formed.

【0118】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。本実施例のような構造とする場
合、電流制御用TFT2601はpチャネル型TFTで
形成することが好ましい。
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. In the case of the structure as in this embodiment, it is preferable that the current control TFT 2601 be formed of a p-channel TFT.

【0119】なお、本実施例の構成は、実施形態1〜3
及び実施例1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8の電子機器の表示部とし
て本実施例のEL表示を用いることは有効である。
The configuration of the present embodiment is similar to the first to third embodiments.
The present invention can be freely combined with the configuration of the first embodiment. In addition, it is effective to use the EL display of this embodiment as the display unit of the electronic device of the eighth embodiment.

【0120】[実施例6]本実施例では、図22(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24に示す。なお、本実施例において、2701
はスイッチング用TFT2702のソース配線、270
3はスイッチング用TFT2702のゲート配線、27
04は電流制御用TFT、2705はコンデンサ、27
06、2708は電流供給線、2707はEL素子とす
る。
[Embodiment 6] In this embodiment, FIG. 24 shows an example in which a pixel having a structure different from that of the circuit diagram shown in FIG. In this embodiment, 2701
270 is the source wiring of the switching TFT 2702, 270
3 is a gate wiring of the switching TFT 2702, 27
04 is a current control TFT, 2705 is a capacitor, 27
Reference numerals 06 and 2708 denote current supply lines, and 2707 denotes an EL element.

【0121】図24(A)は、二つの画素間で電流供給
線2706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2706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. 24A shows an example in which a current supply line 2706 is shared between two pixels. That is, it is characterized in that the two pixels are formed to be line-symmetric with respect to the current supply line 2706. In this case, the number of power supply lines can be reduced, so that the pixel portion can have higher definition.

【0122】また、図24(B)は、電流供給線270
8をゲート配線2703と平行に設けた場合の例であ
る。なお、図24(B)では電流供給線2708とゲー
ト配線2703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2708とゲート配線2703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. 24B shows the current supply line 270.
8 is provided in parallel with the gate wiring 2703. Note that although FIG. 24B illustrates a structure in which the current supply line 2708 and the gate wiring 2703 are provided so as not to overlap with each other, if the wiring is formed in a different layer,
They can be provided so as to overlap with each other via an insulating film. In this case, since the power supply line 2708 and the gate wiring 2703 can share an occupied area, the pixel portion can have higher definition.

【0123】また、図24(C)は、図24(B)の構
造と同様に電流供給線2708をゲート配線2703と
平行に設け、さらに、二つの画素を電流供給線2708
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2708をゲート配線2703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. 24C, a current supply line 2708 is provided in parallel with the gate wiring 2703 in the same manner as in the structure of FIG. 24B, and two pixels are connected to the current supply line 2708.
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 2708 so as to overlap with one of the gate wirings 2703. In this case, the number of power supply lines can be reduced, so that the pixel portion can have higher definition.

【0124】図24(A)、図24(B)では電流制御
用TFT2704のゲートにかかる電圧を保持するため
にコンデンサ2705を設ける構造としているが、コン
デンサ2705を省略することも可能である。
In FIGS. 24A and 24B, the capacitor 2705 is provided to hold the voltage applied to the gate of the current controlling TFT 2704. However, the capacitor 2705 can be omitted.

【0125】電流制御用TFT2704として図21に
示すような本発明のnチャネル型TFTを用いているた
め、ゲート絶縁膜を介してゲート電極(と重なるように
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27
05の代わりとして積極的に用いる点に特徴がある。
Since the n-channel TFT of the present invention as shown in FIG. 21 is used as the current controlling TFT 2704, it has an LDD region provided so as to overlap with the gate electrode (via the gate insulating film). In this overlapped region, a parasitic capacitance generally called a gate capacitance is formed, but in this embodiment, this parasitic capacitance is
It is characterized in that it is actively used in place of 05.

【0126】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.

【0127】また、図24(A)、(B)、(C)の構
造においても同様にコンデンサ2705を省略すること
は可能である。
In the structure shown in FIGS. 24A, 24B and 24C, the capacitor 2705 can be omitted in the same manner.

【0128】なお、本実施例の構成は、実施形態1〜3
及び実施例1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8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表示装置を用いるこ
とは有効である。
The configuration of this embodiment is similar to that of the first to third embodiments.
The present invention can be freely combined with the configuration of the first embodiment. In addition, it is effective to use the EL display device having the pixel structure of the present embodiment as the display unit of the electronic device of the eighth embodiment.

【0129】[実施例7]実施例2で示したの液晶表示装
置にはネマチック液晶以外にも様々な液晶を用いること
が可能である。例えば、1998, SID, "Characteristics
and Driving Scheme of Polymer-Stabilized Monostabl
e FLCD Exhibiting Fast Response Time and High Cont
rast Ratio with Gray-Scale Capability" by H. Furue
et al.や、1997, SID DIGEST, 841, "A Full-Color Th
resholdless Antiferroelectric LCD Exhibiting Wide
Viewing Angle with Fast Response Time" by T. Yoshi
daet al.や、1996, J. Mater. Chem. 6(4), 671-673, "
Thresholdless antiferroelectricity in liquid cryst
als and its application to displays" by S. Inui et
al.や、米国特許第5594569 号に開示された液晶を用い
ることが可能である。
[Embodiment 7] Various liquid crystals other than the nematic liquid crystal can be used in the liquid crystal display device shown in the embodiment 2. For example, 1998, SID, "Characteristics
and Driving Scheme of Polymer-Stabilized Monostabl
e FLCD Exhibiting Fast Response Time and High Cont
rast Ratio with Gray-Scale Capability "by H. Furue
et al., 1997, SID DIGEST, 841, "A Full-Color Th
resholdless Antiferroelectric LCD Exhibiting Wide
Viewing Angle with Fast Response Time "by T. Yoshi
daet al., 1996, J. Mater. Chem. 6 (4), 671-673, "
Thresholdless antiferroelectricity in liquid cryst
als and its application to displays "by S. Inui et
al. and US Pat. No. 5,594,569.

【0130】等方相−コレステリック相−カイラルスメ
クティック相転移系列を示す強誘電性液晶(FLC)を
用い、DC電圧を印加しながらコレステリック相−カイ
ラルスメクティック相転移をさせ、かつコーンエッジを
ほぼラビング方向に一致させた単安定FLCの電気光学
特性を図25に示す。図25に示すような強誘電性液晶
による表示モードは「Half−V字スイッチングモー
ド」と呼ばれている。図25に示すグラフの縦軸は透過
率(任意単位)、横軸は印加電圧である。「Half−
V字スイッチングモード」については、寺田らの”Ha
lf−V字スイッチングモードFLCD”、第46回応
用物理学関係連合講演会講演予稿集、1999年3月、
第1316頁、および吉原らの”強誘電性液晶による時
分割フルカラーLCD”、液晶第3巻第3号第190頁
に詳しい。
Using a ferroelectric liquid crystal (FLC) exhibiting an isotropic phase-cholesteric phase-chiral smectic phase transition series, a cholesteric phase-chiral smectic phase transition is performed while applying a DC voltage, and the cone edge is almost rubbed in the rubbing direction. FIG. 25 shows the electro-optical characteristics of the monostable FLC according to FIG. The display mode using the ferroelectric liquid crystal as shown in FIG. 25 is called “Half-V switching mode”. The vertical axis of the graph shown in FIG. 25 is the transmittance (arbitrary unit), and the horizontal axis is the applied voltage. "Half-
For the "V-shaped switching mode", see "Ha
lf-V switching mode FLCD ", Proceedings of the 46th Joint Lecture on Applied Physics, March 1999,
Pp. 1316, and "Time-Division Full-Color LCD with Ferroelectric Liquid Crystal" by Yoshihara et al., Liquid Crystal, Vol.

【0131】図25に示されるように、このような強誘
電性混合液晶を用いると、低電圧駆動かつ階調表示が可
能となることがわかる。本発明の液晶表示装置には、こ
のような電気光学特性を示す強誘電性液晶も用いること
ができる。
As shown in FIG. 25, when such a ferroelectric mixed liquid crystal is used, it can be seen that low voltage driving and gradation display can be performed. A ferroelectric liquid crystal having such electro-optical characteristics can be used in the liquid crystal display device of the present invention.

【0132】また、ある温度域において反強誘電相を示
す液晶を反強誘電性液晶(AFLC)という。反強誘電
性液晶を有する混合液晶には、電場に対して透過率が連
続的に変化する電気光学応答特性を示す、無しきい値反
強誘電性混合液晶と呼ばれるものがある。この無しきい
値反強誘電性混合液晶は、いわゆるV字型の電気光学応
答特性を示すものがあり、その駆動電圧が約±2.5V
程度(セル厚約1μm〜2μm)のものも見出されてい
る。
A liquid crystal exhibiting an antiferroelectric phase in a certain temperature range is called an antiferroelectric liquid crystal (AFLC). As a mixed liquid crystal having an antiferroelectric liquid crystal, there is a so-called thresholdless antiferroelectric mixed liquid crystal exhibiting an electro-optical response characteristic in which transmittance changes continuously with an electric field. This thresholdless antiferroelectric mixed liquid crystal has a so-called V-shaped electro-optical response characteristic, and its driving voltage is about ± 2.5 V.
Some (cell thicknesses of about 1 μm to 2 μm) have been found.

【0133】また、一般に、無しきい値反強誘電性混合
液晶は自発分極が大きく、液晶自体の誘電率が高い。こ
のため、無しきい値反強誘電性混合液晶を液晶表示装置
に用いる場合には、画素に比較的大きな保持容量が必要
となってくる。よって、自発分極が小さな無しきい値反
強誘電性混合液晶を用いるのが好ましい。
In general, the thresholdless antiferroelectric mixed liquid crystal has a large spontaneous polarization and a high dielectric constant of the liquid crystal itself. Therefore, when a thresholdless antiferroelectric mixed liquid crystal is used for a liquid crystal display device, a relatively large storage capacitance is required for a pixel. Therefore, it is preferable to use a thresholdless antiferroelectric mixed liquid crystal having a small spontaneous polarization.

【0134】なお、このような無しきい値反強誘電性混
合液晶を本発明の液晶表示装置に用いることによって低
電圧駆動が実現されるので、低消費電力化が実現され
る。
Since low-voltage driving is realized by using such a thresholdless antiferroelectric mixed liquid crystal in the liquid crystal display device of the present invention, low power consumption is realized.

【0135】[実施例8]本実施例では、本発明のTFT
回路によるアクティブマトリクス型液晶表示装置を組み
込んだ半導体装置について図28、図29、図30で説
明する。
[Embodiment 8] In this embodiment, the TFT of the present invention is used.
A semiconductor device incorporating an active matrix type liquid crystal display device using circuits will be described with reference to FIGS.

【0136】このような半導体装置には、携帯情報端末
(電子手帳、モバイルコンピュータ、携帯電話等)、ビ
デオカメラ、スチルカメラ、パーソナルコンピュータ、
テレビ等が挙げられる。それらの一例を図28と図29
に示す。
Such a semiconductor device includes a portable information terminal (electronic notebook, mobile computer, mobile phone, etc.), a video camera, a still camera, a personal computer,
TV and the like. FIGS. 28 and 29 show examples of these.
Shown in

【0137】図28(A)は携帯電話であり、本体90
01、音声出力部9002、音声入力部9003、表示
装置9004、操作スイッチ9005、アンテナ900
6から構成されている。本発明は音声出力部9002、
音声入力部9003、及びアクティブマトリクス基板を
備えた表示装置9004に適用することができる。
FIG. 28A shows a portable telephone, and a main body 90.
01, audio output unit 9002, audio input unit 9003, display device 9004, operation switch 9005, antenna 900
6. The present invention provides an audio output unit 9002,
The present invention can be applied to the voice input portion 9003 and the display device 9004 including the active matrix substrate.

【0138】図28(B)はビデオカメラであり、本体
9101、表示装置9102、音声入力部9103、操
作スイッチ9104、バッテリー9105、受像部91
06から成っている。本発明は音声入力部9103、及
びアクティブマトリクス基板を備えた表示装置910
2、受像部9106に適用することができる。
FIG. 28B shows a video camera, which includes a main body 9101, a display device 9102, an audio input portion 9103, operation switches 9104, a battery 9105, and an image receiving portion 91.
06. The present invention relates to a display device 910 including a voice input unit 9103 and an active matrix substrate.
2. It can be applied to the image receiving unit 9106.

【0139】図28(C)はモバイルコンピュータであ
り、本体9201、カメラ部9202、受像部920
3、操作スイッチ9204、表示装置9205で構成さ
れている。本発明は受像部9203、及びアクティブマ
トリクス基板を備えた表示装置9205に適用すること
ができる。
FIG. 28C shows a mobile computer, which includes a main body 9201, a camera section 9202, and an image receiving section 920.
3, an operation switch 9204, and a display device 9205. The invention can be applied to the display device 9205 including the image receiving portion 9203 and the active matrix substrate.

【0140】図28(D)はヘッドマウントディスプレ
イであり、本体9301、表示装置9302、アーム部
9303で構成される。本発明は表示装置9302に適
用することができる。また、表示されていないが、その
他の信号制御用回路に使用することもできる。
FIG. 28D shows a head-mounted display, which comprises a main body 9301, a display device 9302, and an arm portion 9303. The invention can be applied to the display device 9302. Although not shown, it can be used for other signal control circuits.

【0141】図28(E)はリア型プロジェクターであ
り、本体9401、光源9402、表示装置9403、
偏光ビームスプリッタ9404、リフレクター940
5、9406、スクリーン9407で構成される。本発
明は表示装置9403に適用することができる。
FIG. 28E shows a rear type projector, which includes a main body 9401, a light source 9402, a display device 9403,
Polarizing beam splitter 9404, reflector 940
5, 9406 and a screen 9407. The invention can be applied to the display device 9403.

【0142】図28(F)は携帯書籍であり、本体95
01、表示装置9502、9503、記憶媒体950
4、操作スイッチ9505、アンテナ9506から構成
されており、ミニディスク(MD)やDVDに記憶され
たデータや、アンテナで受信したデータを表示するもの
である。表示装置9502、9503は直視型の表示装
置であり、本発明はこの適用することができる。
FIG. 28F shows a portable book, and a main body 95.
01, display devices 9502 and 9503, storage medium 950
4, comprising an operation switch 9505 and an antenna 9506 for displaying data stored on a mini disk (MD) or a DVD or data received by the antenna. The display devices 9502 and 9503 are direct-view display devices, and the present invention can be applied to this.

【0143】図29(A)はパーソナルコンピュータで
あり、本体9601、画像入力部9602、表示装置9
603、キーボード9604で構成される。
FIG. 29A shows a personal computer, which includes a main body 9601, an image input section 9602, and a display device 9.
603 and a keyboard 9604.

【0144】図29(B)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9701、表示装置9702、スピーカ部97
03、記録媒体9704、操作スイッチ9705で構成
される。なお、この装置は記録媒体としてDVD(Digi
tal 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。
FIG. 29B shows a player that uses a recording medium (hereinafter, referred to as a recording medium) on which a program is recorded, and includes a main body 9701, a display device 9702, and a speaker unit 97.
03, a recording medium 9704, and operation switches 9705. This device uses a DVD (Digi
(tal Versatile Disc), CDs, etc., to enjoy music, movies, games and the Internet.

【0145】図29(C)はデジタルカメラであり、本
体9801、表示装置9802、接眼部9803、操作
スイッチ9804、受像部(図示しない)で構成され
る。
FIG. 29C shows a digital camera, which comprises a main body 9801, a display device 9802, an eyepiece 9803, operation switches 9804, and an image receiving unit (not shown).

【0146】図30(A)はフロント型プロジェクター
であり、表示装置3601、スクリーン3602で構成
される。本発明は表示装置やその他の信号制御回路に適
用することができる。
FIG. 30A shows a front type projector, which comprises a display device 3601 and a screen 3602. The present invention can be applied to a display device and other signal control circuits.

【0147】図30(B)はリア型プロジェクターであ
り、本体3701、表示装置3702、ミラー370
3、スクリーン3704で構成される。本発明は表示装
置やその他の信号制御回路に適用することができる。
FIG. 30B shows a rear type projector, which includes a main body 3701, a display device 3702, and a mirror 370.
3. It is composed of a screen 3704. The present invention can be applied to a display device and other signal control circuits.

【0148】なお、図30(C)は、図30(A)及び
図30(B)中における表示装置3601、3702の
構造の一例を示した図である。表示装置3601、37
02は、光源光学系3801、ミラー3802、380
4〜3806、ダイクロイックミラー3803、プリズ
ム3807、液晶表示装置3808、位相差板380
9、投射光学系3810で構成される。投射光学系38
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30(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. 30C is a diagram showing an example of the structure of the display devices 3601 and 3702 in FIGS. 30A and 30B. Display devices 3601, 37
02 denotes a light source optical system 3801, mirrors 3802, 380
4 to 3806, dichroic mirror 3803, prism 3807, liquid crystal display device 3808, retardation plate 380
9. It is composed of a projection optical system 3810. Projection optical system 38
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.

【0149】図30(D)は、図30(C)中における
光源光学系3801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3801は、リフレクター38
11、光源3812、レンズアレイ3813、381
4、偏光変換素子3815、集光レンズ3816で構成
される。なお、図30(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. 30D is a diagram showing an example of the structure of the light source optical system 3801 in FIG. 30C. In this embodiment, the light source optical system 3801 includes the reflector 38.
11, light source 3812, lens arrays 3813, 381
4. It is composed of a polarization conversion element 3815 and a condenser lens 3816. Note that the light source optical system shown in FIG. 30D 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.

【0150】本発明はその他にも、イメージセンサやE
L型表示素子に適用することも可能である。このよう
に、本発明の適用範囲はきわめて広く、あらゆる分野の
電子機器に適用することが可能である。
The present invention also includes an image sensor and an E
It is also possible to apply to an L-type display element. As described above, the applicable range of the present invention is extremely wide, and the present invention can be applied to electronic devices in all fields.

【0151】[実施例9]第1の絶縁層と、その第1の絶
縁層の幅と交差する島状半導体層の幅を変化させ、結晶
粒を大型化することができる組合せについて検討した。
図31に示すように短冊状に形成する第1の絶縁層の幅
をW2、その間隔をΔ、島状半導体層の幅をW1とし
て、表1に示すように、W1を4〜50μm、W2を1
〜5μm、Δを2〜10μmの範囲で変化させた。また、
第1の絶縁層は30nm、第1の絶縁層上に形成する第
2の絶縁層は160nm、島状半導体層は55nmの厚
さで形成した。結晶化はデュアルビームレーザーアニー
ル法を用い、460mJ/cm2のエネルギーを照射し
て結晶化させた。
[Embodiment 9] A combination in which the width of a first insulating layer and an island-shaped semiconductor layer intersecting with the width of the first insulating layer can be changed to increase the size of crystal grains was examined.
As shown in FIG. 31, the width of the first insulating layer formed in the shape of a strip is W2, the interval is Δ, the width of the island-shaped semiconductor layer is W1, and as shown in Table 1, W1 is 4 to 50 μm and W2 is 1
55 μm and Δ were changed in the range of 2 to 10 μm. Also,
The thickness of the first insulating layer was 30 nm, the thickness of the second insulating layer formed over the first insulating layer was 160 nm, and the thickness of the island-shaped semiconductor layer was 55 nm. The crystallization was performed by irradiating energy of 460 mJ / cm 2 using a dual beam laser annealing method.

【0152】[0152]

【表1】 [Table 1]

【0153】結晶化した半導体層の状態は、走査型電子
顕微鏡(SEM:Scanning Electronmicroscopy)で観
察した。図32(A)はW1=8μm、W2=1μm、Δ
=2μmとした試料のSEM像を示している。尚、試料
は結晶粒を顕在化させるために、セコ液(主成分(体積
比)HF:H2O=67:33、添加剤K2Cr27)で
表面をエッチング処理してある。結晶は、図31におい
て矢印で示したように、第1の絶縁層で形成される段差
部からと、島状半導体層の端部から内側に向かって成長
している様子がわかる。
The state of the crystallized semiconductor layer was observed with a scanning electron microscope (SEM: Scanning Electron microscopy). FIG. 32A shows W1 = 8 μm, W2 = 1 μm, Δ
2 shows an SEM image of a sample having a thickness of 2 μm. The surface of the sample was etched with a Seco solution (main component (volume ratio) HF: H 2 O = 67: 33, additive K 2 Cr 2 O 7 ) to make the crystal grains visible. As can be seen from FIG. 31, the crystals grow from the step formed by the first insulating layer and from the end of the island-shaped semiconductor layer toward the inside.

【0154】図32(B)は同試料において、第1の絶
縁層が周期的に形成されない島状半導体層の端部の様子
を観察したものである。その場合には、島状半導体層の
内側部分に小さな結晶粒が集合した領域が観測されてい
る。このような現象は本発明で述べる結晶化の機構を裏
付けるものであり、島状半導体層の第1の絶縁層と重な
る領域から結晶粒が成長することを示している。従っ
て、W1とΔの大きさには最適な範囲があり、種々の形
状の試料を作製して同様な評価を行った結果、表1で太
線で囲んだ領域(W1は4〜10μm程度、Δは2〜5
μm程度)で結晶粒の大粒径化を実現することができ
た。一方、W2は1μm程度が良好であり、それ以上大
きくしていくと、第1の絶縁層上で別なモードの結晶成
長が観測された。
FIG. 32B shows an observation of an end portion of the island-shaped semiconductor layer in which the first insulating layer is not formed periodically in the same sample. In that case, a region where small crystal grains are aggregated inside the island-shaped semiconductor layer is observed. Such a phenomenon supports the crystallization mechanism described in the present invention, and indicates that crystal grains grow from a region of the island-shaped semiconductor layer overlapping with the first insulating layer. Therefore, there is an optimum range for the magnitudes of W1 and Δ. As a result of preparing samples of various shapes and performing the same evaluation, a region surrounded by a thick line in Table 1 (W1 is about 4 to 10 μm, Δ Is 2-5
(about μm), it was possible to realize a large grain size of the crystal grains. On the other hand, W2 is preferably about 1 μm, and when it is further increased, another mode of crystal growth was observed on the first insulating layer.

【0155】以上の実験結は、短冊状に形成する第1の
絶縁層の間隔と、島状半導体層の幅を適した組合せで形
成することにより、TFTのチャネル形成領域に合わせ
て大粒径の結晶質半導体層を形成できることを実証して
いる。
The above experimental results show that the gap between the first insulating layers formed in a strip shape and the width of the island-shaped semiconductor layer are formed in a suitable combination, so that the large grain size can be adjusted according to the channel forming region of the TFT. It has been demonstrated that a crystalline semiconductor layer can be formed.

【0156】[0156]

【発明の効果】本発明のデュアルビームレーザーアニー
ル法の技術を用いることにより、結晶粒の位置とその大
きさを制御した結晶質半導体膜を作製することができ
る。このような結晶質半導体膜の結晶粒の位置をTFT
のチャネル形成領域に合わせて形成することにより、T
FTの静特性及び動特性を飛躍的に向上させることがで
きる。
By using the dual beam laser annealing technique of the present invention, it is possible to manufacture a crystalline semiconductor film in which the position and size of crystal grains are controlled. The position of crystal grains of such a crystalline semiconductor film is determined by TFT
Is formed in accordance with the channel formation region of
The static characteristics and dynamic characteristics of the FT can be dramatically improved.

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

【図1】 本発明のデュアルビームレーザーアニール法
の一例を説明する図。
FIG. 1 is a diagram illustrating an example of a dual beam laser annealing method of the present invention.

【図2】 レーザーアニール装置の構成を説明する図。FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration of a laser annealing apparatus.

【図3】 レーザーアニール装置の光学系の構成を説明
する図
FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration of an optical system of a laser annealing apparatus.

【図4】 レーザーアニール装置の光学系の構成を説明
する図
FIG. 4 is a diagram illustrating a configuration of an optical system of a laser annealing apparatus.

【図5】 本発明の結晶化の工程を説明する図。FIG. 5 is a diagram illustrating a crystallization step of the present invention.

【図6】 本発明の結晶化の工程を説明する図。FIG. 6 is a diagram illustrating a crystallization step of the present invention.

【図7】 画素TFT、駆動回路のTFTの作製工程を
示す断面図。
FIG. 7 is a cross-sectional view illustrating a manufacturing process of a pixel TFT and a TFT of a driver circuit.

【図8】 画素TFT、駆動回路のTFTの作製工程を
示す断面図。
FIG. 8 is a cross-sectional view illustrating a manufacturing process of a pixel TFT and a TFT of a driver circuit.

【図9】 画素TFT、駆動回路のTFTの作製工程を
示す断面図。
FIG. 9 is a cross-sectional view illustrating a manufacturing process of a pixel TFT and a TFT of a driver circuit.

【図10】 画素TFT、駆動回路のTFTの作製工程
を示す断面図。
FIG. 10 is a cross-sectional view illustrating a manufacturing process of a pixel TFT and a TFT of a driver circuit.

【図11】 画素TFT、駆動回路のTFTの作製工程
を示す断面図。
FIG. 11 is a cross-sectional view illustrating a manufacturing process of a pixel TFT and a TFT of a driver circuit.

【図12】 駆動回路のTFTの作製工程を示す上面
図。
FIG. 12 is a top view illustrating a manufacturing process of a TFT of a driver circuit.

【図13】 画素TFTの作製工程を示す上面図。FIG. 13 is a top view illustrating a manufacturing process of a pixel TFT.

【図14】 駆動回路のTFTの作製工程を示す断面
図。
FIG. 14 is a cross-sectional view illustrating a manufacturing process of a TFT of a driver circuit.

【図15】 画素TFTの作製工程を示す断面図。FIG. 15 is a cross-sectional view illustrating a manufacturing process of a pixel TFT.

【図16】 アクティブマトリクス型液晶表示装置の断
面図。
FIG. 16 is a cross-sectional view of an active matrix liquid crystal display device.

【図17】 液晶表示装置の構造を示す斜視図。FIG. 17 is a perspective view illustrating a structure of a liquid crystal display device.

【図18】 画素部の画素構造を示す上面図。FIG. 18 is a top view illustrating a pixel structure of a pixel portion.

【図19】 液晶表示装置の入出力端子、配線、回路配
置、スペーサ、シール剤の配置を説明する上面図。
FIG. 19 is a top view illustrating input / output terminals, wiring, circuit arrangement, spacers, and sealants of a liquid crystal display device.

【図20】 EL表示装置の構造を示す上面図及び断面
図。
20A and 20B are a top view and a cross-sectional view illustrating a structure of an EL display device.

【図21】 EL表示装置の画素部の断面図。FIG. 21 is a cross-sectional view of a pixel portion of an EL display device.

【図22】 EL表示装置の画素部の上面図と回路図。FIG. 22 is a top view and a circuit diagram of a pixel portion of an EL display device.

【図23】 EL表示装置の画素部の断面図。FIG. 23 is a cross-sectional view of a pixel portion of an EL display device.

【図24】 EL表示装置の画素部の回路図の例。FIG. 24 is an example of a circuit diagram of a pixel portion of an EL display device.

【図25】 反強誘電性混合液晶の光透過率特性の一例
を示す図。
FIG. 25 is a diagram showing an example of light transmittance characteristics of an antiferroelectric mixed liquid crystal.

【図26】 本発明の結晶化の工程を説明する図。FIG. 26 is a diagram illustrating a crystallization step of the present invention.

【図27】 本発明の結晶化の工程を説明する図。FIG. 27 is a diagram illustrating a crystallization step of the present invention.

【図28】 半導体装置の一例を示す図。FIG 28 illustrates an example of a semiconductor device.

【図29】 半導体装置の一例を示す図。FIG 29 illustrates an example of a semiconductor device.

【図30】 投影型液晶表示装置の構成を示す図。FIG. 30 illustrates a configuration of a projection type liquid crystal display device.

【図31】 第1の絶縁層と島状半導体層を重ね合わせ
るときの寸法関係を説明する図。
FIG. 31 illustrates a dimensional relationship when a first insulating layer and an island-shaped semiconductor layer are overlapped with each other.

【図32】 本発明により作製された結晶質半導体膜の
SEM像。
FIG. 32 is an SEM image of a crystalline semiconductor film manufactured according to the present invention.

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Claims (16)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】透光性基板の一方の表面に、島状半導体層
と、該島状半導体層の下方に設けられた短冊状の第1の
絶縁層とを有し、該短冊状の第1の絶縁層は該島状半導
体層と交差するように設けられていることを特徴とする
半導体装置。
And a first insulating layer provided below the island-shaped semiconductor layer on one surface of the light-transmitting substrate. A semiconductor device, wherein the first insulating layer is provided so as to intersect with the island-shaped semiconductor layer.
【請求項2】透光性基板の一方の表面に、島状半導体層
と、該島状半導体層の下方に設けられた一対の短冊状の
第1の絶縁層とを有し、該一対の短冊状の第1の絶縁層
は該島状半導体層と交差するように設けられていること
を特徴とする半導体装置。
2. An island-shaped semiconductor layer and a pair of strip-shaped first insulating layers provided below the island-shaped semiconductor layer on one surface of the light-transmitting substrate. A semiconductor device in which a strip-shaped first insulating layer is provided so as to intersect with the island-shaped semiconductor layer.
【請求項3】請求項1または請求項2において、前記島
状半導体層と前記短冊状の第1の絶縁層との間に第2の
絶縁層が形成されていることを特徴とする半導体装置。
3. The semiconductor device according to claim 1, wherein a second insulating layer is formed between the island-shaped semiconductor layer and the strip-shaped first insulating layer. .
【請求項4】透光性基板上に薄膜トランジスタを設けた
半導体装置であって、前記透光性基板の一方の表面に、
島状半導体層と、該島状半導体層の下方に設けられた短
冊状の第1の絶縁層とを有し、該短冊状の第1の絶縁層
は該島状半導体層と交差するように設けられ、前記島状
半導体層に形成される前記薄膜トランジスタのチャネル
形成領域は、前記短冊状の第1の絶縁層に隣接して形成
されることを特徴とする半導体装置。
4. A semiconductor device in which a thin film transistor is provided on a light-transmitting substrate, wherein one surface of the light-transmitting substrate is
An island-shaped semiconductor layer; and a strip-shaped first insulating layer provided below the island-shaped semiconductor layer. The strip-shaped first insulating layer intersects with the island-shaped semiconductor layer. A semiconductor device provided, wherein a channel formation region of the thin film transistor formed in the island-shaped semiconductor layer is formed adjacent to the strip-shaped first insulating layer.
【請求項5】透光性基板上に薄膜トランジスタを設けた
半導体装置であって、前記透光性基板の一方の表面に、
島状半導体層と、該島状半導体層の下方に設けられた一
対の短冊状の第1の絶縁層とを有し、該一対の短冊状の
第1の絶縁層は該島状半導体層と交差するように設けら
れ、前記島状半導体層に形成される前記薄膜トランジス
タのチャネル形成領域は、前記一対の短冊状の第1の絶
縁層の間に形成されることを特徴とする半導体装置。
5. A semiconductor device comprising a thin film transistor provided on a light-transmitting substrate, wherein one surface of the light-transmitting substrate is
An island-shaped semiconductor layer, and a pair of strip-shaped first insulating layers provided below the island-shaped semiconductor layer, wherein the pair of strip-shaped first insulating layers are A semiconductor device provided so as to intersect with each other, wherein a channel formation region of the thin film transistor formed in the island-shaped semiconductor layer is formed between the pair of strip-shaped first insulating layers.
【請求項6】透光性基板上に薄膜トランジスタを設けた
半導体装置であって、前記透光性基板の一方の表面に、
島状半導体層と、該島状半導体層の下方に設けられた短
冊状の第1の絶縁層とを有し、前記島状半導体層は前記
薄膜トランジスタのチャネル形成領域を形成し、前記短
冊状の第1の絶縁層は該島状半導体層のチャネル長方向
と交差するように設けられ、前記島状半導体層に形成さ
れる前記薄膜トランジスタのチャネル形成領域は、前記
短冊状の第1の絶縁層に隣接して形成されることを特徴
とする半導体装置。
6. A semiconductor device comprising a thin film transistor provided on a light-transmitting substrate, wherein one surface of the light-transmitting substrate is
An island-shaped semiconductor layer, and a strip-shaped first insulating layer provided below the island-shaped semiconductor layer; the island-shaped semiconductor layer forms a channel formation region of the thin film transistor; The first insulating layer is provided so as to intersect with a channel length direction of the island-shaped semiconductor layer, and a channel formation region of the thin film transistor formed in the island-shaped semiconductor layer is formed on the strip-shaped first insulating layer. A semiconductor device formed adjacent to a semiconductor device.
【請求項7】透光性基板上に薄膜トランジスタを設けた
半導体装置であって、前記透光性基板の一方の表面に、
島状半導体層と、該島状半導体層の下方に設けられた一
対の短冊状の第1の絶縁層とを有し、前記島状半導体層
は前記薄膜トランジスタのチャネル形成領域を形成し、
前記一対の短冊状の第1の絶縁層は該島状半導体層のチ
ャネル長方向と交差するように設けられ、前記島状半導
体層に形成される前記薄膜トランジスタのチャネル形成
領域は、前記一対の短冊状の第1の絶縁層の間に形成さ
れることを特徴とする半導体装置。
7. A semiconductor device having a thin film transistor provided on a light-transmitting substrate, wherein one surface of the light-transmitting substrate is
An island-shaped semiconductor layer, and a pair of strip-shaped first insulating layers provided below the island-shaped semiconductor layer; the island-shaped semiconductor layer forms a channel formation region of the thin film transistor;
The pair of strip-shaped first insulating layers are provided so as to intersect with a channel length direction of the island-shaped semiconductor layer, and a channel formation region of the thin film transistor formed in the island-shaped semiconductor layer includes the pair of strip-shaped first insulating layers. A semiconductor device formed between the first insulating layers.
【請求項8】請求項4乃至請求項7のいずれか一項にお
いて、前記島状半導体層と前記短冊状の第1の絶縁層と
の間に第2の絶縁層が形成されていることを特徴とする
半導体装置。
8. The semiconductor device according to claim 4, wherein a second insulating layer is formed between the island-shaped semiconductor layer and the strip-shaped first insulating layer. Characteristic semiconductor device.
【請求項9】透光性基板の一方の表面に短冊状の第1の
絶縁層を形成する工程と、前記短冊状の第1の絶縁層上
に、該短冊状の第1の絶縁層と交差するように島状半導
体層を形成する工程と、前記透光性基板の一方の表面側
と、他方の表面側とから、前記島状半導体層にレーザー
光を照射して、該島状半導体層を結晶化させる工程とを
有することを特徴とする半導体装置の作製方法。
9. A step of forming a strip-shaped first insulating layer on one surface of a light-transmitting substrate; and forming the strip-shaped first insulating layer on the strip-shaped first insulating layer. Forming an island-like semiconductor layer so as to intersect, irradiating the island-like semiconductor layer with laser light from one surface side and the other surface side of the light-transmitting substrate, And a step of crystallizing the layer.
【請求項10】透光性基板の一方の表面に一対の短冊状
の第1の絶縁層を形成する工程と、前記一対の短冊状の
第1の絶縁層上に、該一対の短冊状の第1の絶縁層と交
差するように島状半導体層を形成する工程と、前記透光
性基板の一方の表面側と、他方の表面側とから、前記島
状半導体層にレーザー光を照射して、該島状半導体層を
結晶化させる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。
10. A step of forming a pair of strip-shaped first insulating layers on one surface of a light-transmitting substrate, and forming the pair of strip-shaped first insulating layers on the pair of strip-shaped first insulating layers. Forming an island-shaped semiconductor layer so as to intersect with the first insulating layer; and irradiating the island-shaped semiconductor layer with laser light from one surface side and the other surface side of the light-transmitting substrate. Crystallizing the island-shaped semiconductor layer.
【請求項11】透光性基板上に薄膜トランジスタを設け
る半導体装置の作製方法において、前記透光性基板の一
方の表面に短冊状の第1の絶縁層を形成する工程と、前
記短冊状の第1の絶縁層上に、該短冊状の第1の絶縁層
と交差するように島状半導体層を形成する工程と、前記
透光性基板の一方の表面側と、他方の表面側とから、前
記島状半導体層にレーザー光を照射して、該島状半導体
層を結晶化させる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。
11. A method for manufacturing a semiconductor device in which a thin film transistor is provided over a light-transmitting substrate, wherein: a step of forming a strip-shaped first insulating layer on one surface of the light-transmitting substrate; Forming an island-shaped semiconductor layer on the first insulating layer so as to intersect the strip-shaped first insulating layer; and forming the island-shaped semiconductor layer on one surface side and the other surface side of the light-transmitting substrate. Irradiating the island-shaped semiconductor layer with a laser beam to crystallize the island-shaped semiconductor layer.
【請求項12】透光性基板上に薄膜トランジスタを設け
る半導体装置の作製方法において、前記透光性基板の一
方の表面に一対の短冊状の第1の絶縁層を形成する工程
と、前記一対の短冊状の第1の絶縁層上に、該一対の短
冊状の第1の絶縁層と交差するように島状半導体層を形
成する工程と、前記透光性基板の一方の表面側と、他方
の表面側とから、前記島状半導体層にレーザー光を照射
して、該島状半導体層を結晶化させる工程とを有するこ
とを特徴とする半導体装置の作製方法。
12. A method for manufacturing a semiconductor device in which a thin film transistor is provided over a light-transmitting substrate, comprising: forming a pair of strip-shaped first insulating layers on one surface of the light-transmitting substrate; Forming an island-shaped semiconductor layer over the strip-shaped first insulating layer so as to intersect with the pair of strip-shaped first insulating layers; one surface side of the light-transmitting substrate; Irradiating the island-shaped semiconductor layer with laser light from the surface side of the semiconductor device to crystallize the island-shaped semiconductor layer.
【請求項13】透光性基板上に薄膜トランジスタを設け
る半導体装置の作製方法において、前記透光性基板の一
方の表面に短冊状の第1の絶縁層を形成する工程と、前
記短冊状の第1の絶縁層上に、該短冊状の第1の絶縁層
とチャネル長方向が交差するように島状半導体層を形成
する工程と、前記透光性基板の一方の表面側と、他方の
表面側とから、前記島状半導体層にレーザー光を照射し
て、該島状半導体層を結晶化させる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。
13. A method for manufacturing a semiconductor device in which a thin film transistor is provided over a light-transmitting substrate, wherein: a step of forming a strip-shaped first insulating layer on one surface of the light-transmitting substrate; Forming an island-shaped semiconductor layer on the first insulating layer so that the strip-shaped first insulating layer intersects the channel length direction; one surface side of the light-transmitting substrate and the other surface side; Irradiating the island-shaped semiconductor layer with laser light from the side to crystallize the island-shaped semiconductor layer.
【請求項14】透光性基板上に薄膜トランジスタを設け
る半導体装置の作製方法において、前記透光性基板の一
方の表面に一対の短冊状の第1の絶縁層を形成する工程
と、前記一対の短冊状の第1の絶縁層上に、該一対の短
冊状の第1の絶縁層とチャネル長方向が交差するように
島状半導体層を形成する工程と、前記透光性基板の一方
の表面側と、他方の表面側とから、前記島状半導体層に
レーザー光を照射して、該島状半導体層を結晶化させる
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。
14. A method for manufacturing a semiconductor device in which a thin film transistor is provided over a light-transmitting substrate, wherein: a step of forming a pair of strip-shaped first insulating layers on one surface of the light-transmitting substrate; Forming an island-shaped semiconductor layer on the strip-shaped first insulating layer so that the pair of strip-shaped first insulating layers intersect with the channel length direction; and one surface of the light-transmitting substrate. A step of irradiating the island-shaped semiconductor layer with laser light from the side and the other surface side to crystallize the island-shaped semiconductor layer.
【請求項15】請求項9乃至請求項14のいずれか一項
において、前記第1の絶縁層を形成する工程と、前記島
状半導体層を形成する工程との間に、第2の絶縁層を形
成する工程を有することを特徴とする半導体装置の作製
方法。
15. The method according to claim 9, wherein a second insulating layer is provided between the step of forming the first insulating layer and the step of forming the island-shaped semiconductor layer. Forming a semiconductor device.
【請求項16】請求項9乃至請求項14のいずれか一項
において、前記他方の表面側から前記島状半導体層に照
射するレーザー光は、前記透光性基板を透過したレーザ
ー光であることを特徴とする半導体装置の作製方法。
16. The laser beam applied to the island-shaped semiconductor layer from the other surface side according to any one of claims 9 to 14, wherein the laser beam is transmitted through the light-transmitting substrate. A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
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