JP2001250777A - Method for creating semiconductor device - Google Patents

Method for creating semiconductor device

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JP2001250777A
JP2001250777A JP2000400307A JP2000400307A JP2001250777A JP 2001250777 A JP2001250777 A JP 2001250777A JP 2000400307 A JP2000400307 A JP 2000400307A JP 2000400307 A JP2000400307 A JP 2000400307A JP 2001250777 A JP2001250777 A JP 2001250777A
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tft
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理 中村
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学 勝村
Shunpei Yamazaki
舜平 山崎
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for creating a semiconductor device with improved gettering efficiency. SOLUTION: When phosphor is added into a poly-Si film crystallized by adding metal, and heat treatment is made for gettering, the shape of an island- shaped insulation film on the poly-Si film used when implanting phosphor is carefully designed, thus increasing the area of the boundary surface between a region where phosphor is added and a region where no phosphors are added, and improving gettering efficiency.

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】本発明は珪素を主成分とする
結晶質半導体薄膜を利用した半導体装置の作製方法に関
する技術である。特に、絶縁基板上に珪素を主成分とす
る結晶質半導体薄膜を有する基板を利用した薄膜トラン
ジスタ(以下、TFTと記す)の作製方法に関する。
The present invention relates to a technique for manufacturing a semiconductor device using a crystalline semiconductor thin film containing silicon as a main component. In particular, the present invention relates to a method for manufacturing a thin film transistor (hereinafter, referred to as a TFT) using a substrate having a crystalline semiconductor thin film containing silicon as a main component over an insulating substrate.

【0002】本明細書において、半導体装置とは半導体
を利用して機能する装置全般を指すものであり、TFT
の如き単体素子のみならず、演算処理装置、記憶処理装
置、電気光学装置などそれを搭載した電子デバイス等も
半導体装置の範疇に含まれる。
[0002] In this specification, a semiconductor device generally refers to a device that functions using a semiconductor, and includes a TFT.
Not only a single element as described above, but also an electronic device and the like equipped with it, such as an arithmetic processing unit, a storage processing unit, and an electro-optical device, are included in the category of the semiconductor device.

【0003】[0003]

【従来の技術】アクティブマトリクス型液晶表示装置
は、同一基板上に画素マトリクス回路とドライバー回路
とを設けたモノリシック型表示装置である。モノリシッ
ク型表示装置は、薄膜トランジスタ(TFT)を用いる
ことが主流である。薄膜トランジスタは、ガラス基板、
石英基板などの絶縁基板に非晶質珪素膜(アモルファス
シリコン膜)を形成し活性層としている。TFTを利用
して、メモリ回路やクロック発生回路等のロジック回路
を内臓したシステムオンパネルの開発も進められてい
る。
2. Description of the Related Art An active matrix type liquid crystal display device is a monolithic type display device in which a pixel matrix circuit and a driver circuit are provided on the same substrate. In a monolithic display device, a thin film transistor (TFT) is mainly used. The thin film transistor is a glass substrate,
An active layer is formed by forming an amorphous silicon film (amorphous silicon film) on an insulating substrate such as a quartz substrate. Development of a system-on-panel using a TFT and incorporating a logic circuit such as a memory circuit or a clock generation circuit has been advanced.

【0004】このようなドライバー回路やロジック回路
は高速動作を行う必要があるので、石英基板、ガラス基
板上に活性層として非晶質珪素膜を成膜し、素子として
用いることは不適当である。そのため、現在では多結晶
質珪素膜を活性層としたTFTが製造されている。
Since such driver circuits and logic circuits need to operate at high speed, it is inappropriate to form an amorphous silicon film as an active layer on a quartz substrate or a glass substrate and use it as an element. . For this reason, TFTs using a polycrystalline silicon film as an active layer are currently being manufactured.

【0005】石英基板、ガラス基板上に非晶質珪素膜を
成膜した後、結晶化により多結晶珪素膜を得る技術は幾
つか存在する。そのなかでも、素子を形成したときに優
れた素子の電気的特性が得られ、非晶質珪素膜の結晶化
を促進する触媒金属元素を添加し、加熱処理により結晶
化する技術が知られている。以下に、この技術をさらに
詳しく説明する。
There are several techniques for obtaining a polycrystalline silicon film by crystallization after forming an amorphous silicon film on a quartz substrate or a glass substrate. Among them, there is known a technique in which excellent element electrical characteristics are obtained when an element is formed, a catalytic metal element that promotes crystallization of an amorphous silicon film is added, and crystallization is performed by heat treatment. I have. Hereinafter, this technique will be described in more detail.

【0006】石英基板、ガラス基板などの絶縁性の基板
上に、LPCVD装置やPECVD装置で、50nmか
ら100nm程度の珪素を主成分とする非晶質構造を有
する半導体薄膜を形成する。前記非晶質構造を有する半
導体薄膜の表面や膜中に、金属を添加し加熱処理するこ
とにより、前記非晶質構造を有する半導体薄膜を固相結
晶化する。前記非晶質構造を有する半導体薄膜が固相結
晶化することにより、珪素を主成分とする結晶質半導体
薄膜となる。前記金属の添加により固相結晶化が促進さ
れることは、本発明者らにより確認されており、前記金
属は固相結晶化に際に、触媒として働くと言える。前記
金属を本明細書では触媒金属とする。
On an insulating substrate such as a quartz substrate or a glass substrate, a semiconductor thin film having an amorphous structure containing silicon as a main component and having a thickness of about 50 nm to 100 nm is formed by an LPCVD apparatus or a PECVD apparatus. The semiconductor thin film having the amorphous structure is solid-phase crystallized by adding a metal to the surface and in the film of the semiconductor thin film having the amorphous structure and performing heat treatment. By solid-phase crystallization of the semiconductor thin film having the amorphous structure, a crystalline semiconductor thin film containing silicon as a main component is obtained. It has been confirmed by the present inventors that the solid phase crystallization is promoted by the addition of the metal, and it can be said that the metal functions as a catalyst during the solid phase crystallization. The metal is herein referred to as a catalyst metal.

【0007】前記非晶質構造を有する半導体薄膜が、金
属を触媒として加熱処理により結晶化する現象は、Me
tal Induced Lateral cryst
allization(MILC)として多数報告され
ている。代表的なものとして、ニッケル(Ni)、コバル
ト(Co)、パラジウム(Pd)、白金(Pt)、銅(Cu)な
どの遷移金属元素がある。触媒金属の存在により、触媒
金属を添加しない場合に比べて前記非晶質構造を有する
半導体薄膜が固相結晶化に要する温度や時間の点で有利
となる。実験によれば、Ni元素は、触媒金属として非
常に優れている。以下では、触媒金属としてNi元素を
用いたことを前提とする。
The phenomenon in which the semiconductor thin film having an amorphous structure is crystallized by heat treatment using a metal as a catalyst is described in Me.
tal Induced Lateral crystal
Many have been reported as allization (MILC). Typical examples include transition metal elements such as nickel (Ni), cobalt (Co), palladium (Pd), platinum (Pt), and copper (Cu). Due to the presence of the catalyst metal, the semiconductor thin film having the amorphous structure is more advantageous in terms of the temperature and time required for solid-phase crystallization than when the catalyst metal is not added. According to experiments, Ni element is very excellent as a catalyst metal. Hereinafter, it is assumed that Ni element is used as the catalyst metal.

【0008】前記非晶質構造を有する半導体薄膜の固相
結晶化に要する加熱処理は、電気炉などにより400℃
〜700℃で数時間以上である。
The heat treatment required for solid-phase crystallization of the semiconductor thin film having an amorphous structure is performed at 400 ° C. by an electric furnace or the like.
It is several hours or more at ~ 700 ° C.

【0009】本明細書では、珪素を主成分とする非晶質
構造を有する半導体薄膜とは、非晶質構造を有するSi
Ge薄膜で、かつGeの成分比が50%未満のものなど
も含む。
In this specification, a semiconductor thin film having an amorphous structure containing silicon as a main component is referred to as a silicon thin film having an amorphous structure.
Also includes a Ge thin film having a Ge component ratio of less than 50%.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】前記非晶質構造を有す
る半導体薄膜の結晶化を促進する触媒金属には、ニッケ
ル(Ni)、コバルト(Co)、パラジウム(Pd)、白金
(Pt)、銅(Cu)など遷移金属元素が用いられる。一般
的によく知られているように、Niなどの金属は、結晶
質の珪素中に存在すると、深い準位を形成し素子の電気
特性や信頼性に悪影響を及ばす。よって、素子が形成さ
れ素子として使用される領域(素子活性領域)から、N
i元素などの金属を除去する必要がある。前記結晶質半
導体薄膜も、触媒金属による素子特性への悪影響が懸念
される。
The catalyst metals for promoting the crystallization of the semiconductor thin film having an amorphous structure include nickel (Ni), cobalt (Co), palladium (Pd), and platinum.
Transition metal elements such as (Pt) and copper (Cu) are used. As is generally well known, metals such as Ni, when present in crystalline silicon, form deep levels and adversely affect the electrical characteristics and reliability of the device. Therefore, from the region where the element is formed and used as the element (the element active area), N
It is necessary to remove metals such as i element. Also in the case of the crystalline semiconductor thin film, there is a concern that the catalytic metal may adversely affect the device characteristics.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】よって、素子活性領域か
ら、電気特性に影響を及ばさない程度までに、Ni元素
などの金属を除去する必要がある。結晶質の珪素中の素
子活性領域中から、Ni元素などの金属を除去すること
を、一般的にゲッタリングと言う。以下に、本発明者ら
により確かめられているゲッタリングの方法を述べる。
Therefore, it is necessary to remove metals such as Ni from the active region of the element to such an extent that the electrical characteristics are not affected. The removal of a metal such as a Ni element from an element active region in crystalline silicon is generally called gettering. Hereinafter, a gettering method confirmed by the present inventors will be described.

【0012】前記結晶質半導体薄膜上に絶縁膜を形成す
る。前記絶縁膜は、CVD装置やスパッタ装置により酸
化珪素膜または窒化珪素膜などを成膜する。次に、前記
絶縁膜を島状に形成する。半導体技術で一般的なフォト
リソグラフィとエッチングにより、前記絶縁膜の島状物
は形成できる。
An insulating film is formed on the crystalline semiconductor thin film. As the insulating film, a silicon oxide film, a silicon nitride film, or the like is formed by a CVD device or a sputtering device. Next, the insulating film is formed in an island shape. The islands of the insulating film can be formed by photolithography and etching common in semiconductor technology.

【0013】前記絶縁膜をマスクとして、非金属元素ま
たは該非金属元素のイオンを、前記結晶質半導体薄膜に
添加し、前記結晶質半導体薄膜に前記非金属元素または
該非金属元素イオンが添加された領域を形成する。つま
り、前記結晶質半導体薄膜上に前記絶縁膜の島状物が存
在する領域は、前記非金属元素または該非金属元素イオ
ンが添加されずに、前記の島状物が存在しない領域に添
加される。前記非金属元素または該非金属元素イオン
は、気相からの熱拡散やイオン注入装置などにより添加
する。
Using the insulating film as a mask, a non-metallic element or ions of the non-metallic element are added to the crystalline semiconductor thin film, and a region where the non-metallic element or the non-metallic element ion is added to the crystalline semiconductor thin film. To form In other words, the region where the islands of the insulating film exist on the crystalline semiconductor thin film is added to the region where the islands do not exist without the non-metal element or the non-metal element ion being added. . The non-metallic element or the non-metallic element ion is added by thermal diffusion from a gas phase or an ion implantation device.

【0014】前記非金属元素または該非金属元素イオン
は、ボロン(B)、珪素(Si)、燐(P)、ヒ素(A
s)、ヘリウム(He)、ネオン(Ne)、アルゴン
(Ar)、Kr(クリプトン)、キセノン(Xe)から
選ばれた1種または複数種である。
The non-metallic element or the non-metallic element ion includes boron (B), silicon (Si), phosphorus (P), arsenic (A
s), helium (He), neon (Ne), argon (Ar), Kr (krypton), and xenon (Xe).

【0015】単結晶珪素での遷移金属元素のゲッタリン
グの機構や現象は盛んに研究されており、かなりの部分
が明らかになっている。多結晶珪素でのゲッタリングに
ついては、詳しくわかっていないところもあるが、単結
晶珪素の場合を参考することができる。多結晶珪素にお
いてもイオン打ち込み法(イオン注入法)により導入さ
れる、ダメージは有効なゲッタリングとなる。イオン注
入より原子が跳ね飛ばされた跡は局部的に非晶質化し、
続く加熱処理によって非晶質部を再結晶化させる際に高
密度の結晶欠陥などが導入される。よって、ゲッタリン
グの際にイオン注入により添加する前記非金属元素また
は該非金属元素イオンには、イオン打ち込み可能であっ
て、ゲッタリングする金属よりも拡散係数が小さく加熱
処理によっても素子活性領域までほとんど拡散しない
か、電気的に不活性で素子特性に対して影響がなければ
よい。
The mechanism and phenomenon of gettering of transition metal elements in single crystal silicon have been actively studied, and a considerable portion has been clarified. Although there is no detailed information about gettering in polycrystalline silicon, the case of single crystal silicon can be referred to. Damage introduced into the polycrystalline silicon by the ion implantation method (ion implantation method) is effective gettering. Traces of atoms bounced off by ion implantation become locally amorphous,
When the amorphous portion is recrystallized by the subsequent heat treatment, high-density crystal defects and the like are introduced. Therefore, the non-metallic element or the non-metallic element ion to be added by ion implantation at the time of gettering can be ion-implanted, has a smaller diffusion coefficient than the metal to be gettered, and almost reaches the element active region even by heat treatment. It does not matter if it does not diffuse or is electrically inactive and does not affect the device characteristics.

【0016】前記の条件に当たる元素には、B、Si、
P、As、He、Ne、Ar、Kr、Xeから選ばれた
1種または複数種がある。ただし、イオン種、ドーズ
量、加速エネルギの違いにより、粒界、微少双晶、積層
欠陥、転位ループ、転位網などのダメージが発生の様子
も違ってくると考えられる。また、燐(P)など、気相
から拡散した場合でも、結晶質珪素中に添加されるとミ
スフィット転移を形成しゲッタリング源となる。燐
(P)を前記結晶質半導体薄膜に添加すると、前記触媒
金属のゲッタリングに有効であることは本発明者らによ
って確認されている。
Elements satisfying the above conditions include B, Si,
There is one or more selected from P, As, He, Ne, Ar, Kr, and Xe. However, it is conceivable that damages such as grain boundaries, fine twins, stacking faults, dislocation loops, and dislocation networks are different depending on differences in ion species, dose, and acceleration energy. Even when phosphorus (P) or the like is diffused from the gas phase, when it is added to crystalline silicon, it forms a misfit transition and becomes a gettering source. The present inventors have confirmed that adding phosphorus (P) to the crystalline semiconductor thin film is effective for gettering the catalyst metal.

【0017】次に、前記結晶質半導体薄膜に400℃以
上1000℃以下の加熱処理をして、前記非金属元素ま
たは該非金属元素のイオンが添加された領域に前記金属
をゲッタリングする。発明者らの実験により、特に燐
(P)は顕著なゲッタリング効果があることは確かめら
れている。
Next, the crystalline semiconductor thin film is subjected to a heat treatment at 400 ° C. or more and 1000 ° C. or less to getter the metal in the region to which the nonmetallic element or the ion of the nonmetallic element is added. Experiments by the inventors have confirmed that phosphorus (P) has a particularly remarkable gettering effect.

【0018】一般的に、ゲッタリングは素子活性領域外
にゲッタリングするサイトを形成し、加熱処理によりゲ
ッタリングサイトに金属を偏析することにより達成す
る。前述の薄膜の作製を含む、半導体素子の形成技術で
は、加熱処理は必須であるが、熱供給量=温度×時間は
小さいほど望ましい。熱供給量を小さくすれば、経済的
に有利となり、時間短縮ができる。それ以外にも、半導
体基板のそりや縮みの軽減、素子活性領域付近の余分な
応力発生などが防げる。また、ゲッタリング工程後、素
子活性領域中にゲッタリングできずに残留する金属も少
なければ少ないほどよい。
In general, gettering is achieved by forming a gettering site outside the element active region and segregating a metal on the gettering site by heat treatment. In the semiconductor element formation technique including the above-described thin film formation, heat treatment is indispensable, but the smaller the amount of heat supply = temperature × time, the more desirable. Reducing the amount of heat supply is economically advantageous and can reduce the time. In addition, the warpage and shrinkage of the semiconductor substrate can be reduced, and the generation of extra stress near the element active region can be prevented. In addition, after the gettering step, the smaller the metal remaining without being getterable in the element active region, the better.

【0019】ガラス基板または石英基板10101上に
珪素を主成分とする非晶質構造を有する半導体薄膜10
102を形成する。前記非晶質構造を有する半導体薄膜
102に金属を添加する。前記金属にはニッケル(N
i)、コバルト(Co)、パラジウム(Pd)、白金(P
t)、銅(Cu)などが考えられるが、課題を解決する手
段の項ではNiとし、酢酸Ni塩溶液10103を塗布
するとする。
A semiconductor thin film 10 having an amorphous structure containing silicon as a main component is formed on a glass substrate or a quartz substrate 10101.
102 is formed. A metal is added to the semiconductor thin film 102 having the amorphous structure. Nickel (N
i), cobalt (Co), palladium (Pd), platinum (P
t), copper (Cu) and the like are conceivable, but in the section of means for solving the problem, it is assumed that Ni is used and a Ni acetate acetate salt solution 10103 is applied.

【0020】前記非晶質構造を有する半導体薄膜101
02を、前記金属を触媒として、400℃以上700℃
以下の加熱処理により、固相結晶化し珪素を主成分とす
る結晶質半導体薄膜を得る(図1(A))。Niは固相
結晶化を促進するのに非常に有効な金属であることが、
発明者らの実験により確認されている。
Semiconductor thin film 101 having the amorphous structure
02, 400 ° C. or more and 700 ° C. using the metal as a catalyst
By the following heat treatment, solid phase crystallization is performed to obtain a crystalline semiconductor thin film containing silicon as a main component (FIG. 1A). Ni is a very effective metal for promoting solid-phase crystallization,
It has been confirmed by the inventors' experiments.

【0021】前記結晶質半導体薄膜上10107に絶縁
膜を成膜した後、絶縁膜を島状物10104に微細加工
する。前記絶縁膜の島状物10104をマスクとして、
非金属元素または該非金属元素のイオンを前記結晶質半
導体薄膜に添加する(図1(B))。課題を解決するた
めの手段の項では、前記非金属元素として燐(P)を用
いたとする。
After an insulating film is formed on the crystalline semiconductor thin film 10107, the insulating film is finely processed into an island-shaped object 10104. Using the insulating film islands 10104 as a mask,
A nonmetal element or ions of the nonmetal element are added to the crystalline semiconductor thin film (FIG. 1B). In the section for solving the problems, it is assumed that phosphorus (P) is used as the nonmetallic element.

【0022】燐(P)以外にも、B、Si、As、H
e、Ne、Ar、Kr、Xeなどがゲッタリングに有効
と考えられる。これらの元素は、イオン注入とそれに続
く加熱処理によりpoly-Si膜にダメージを導入で
きること、ゲッタリングする金属よりも拡散しにくい
か、不活性で素子特性に影響を及ぼさない元素である。
前記結晶質半導体薄膜に、非金属元素または該非金属元
素のイオンが添加された領域10106、10109を
形成する。前記結晶質半導体薄膜に、400℃以上10
00℃以下の加熱処理をして、前記非金属元素または該
非金属元素のイオンが添加された領域に前記金属をゲッ
タリングする。(図1(C))図1(C)中において、
10110はNiが移動する方向である。
In addition to phosphorus (P), B, Si, As, H
e, Ne, Ar, Kr, Xe, etc. are considered effective for gettering. These elements are capable of introducing damage to the poly-Si film by ion implantation and subsequent heat treatment, are harder to diffuse than the gettering metal, or are inactive and do not affect the device characteristics.
Regions 10106 and 10109 to which a nonmetallic element or ions of the nonmetallic element are added are formed in the crystalline semiconductor thin film. 400 ° C. or higher for the crystalline semiconductor thin film
The metal is subjected to a heat treatment at a temperature of 00 ° C. or lower to getter the metal in the region to which the nonmetallic element or the ion of the nonmetallic element is added. (FIG. 1 (C)) In FIG. 1 (C),
Reference numeral 10110 denotes a direction in which Ni moves.

【0023】本発明の特徴の一つは、結晶質半導体薄膜
に非金属元素または該非金属元素のイオンを添加してゲ
ッタリングサイトを形成するプロセスと、加熱処理する
プロセスとを有しており、該加熱処理により結晶質半導
体薄膜に含まれる金属が移動してゲッタリングサイト
(非金属元素または該非金属元素のイオンが添加された
領域)に捕獲され、ゲッタリングサイト以外の結晶質半
導体薄膜から金属を除去または低減することである。
One of the features of the present invention includes a process of forming a gettering site by adding a nonmetallic element or ions of the nonmetallic element to a crystalline semiconductor thin film, and a heat treatment process. By the heat treatment, the metal contained in the crystalline semiconductor thin film moves and is captured at a gettering site (a region to which a nonmetallic element or an ion of the nonmetallic element is added), and the metal is removed from the crystalline semiconductor thin film other than the gettering site. Is to eliminate or reduce.

【0024】本発明の主たる構成は、前記結晶質半導体
薄膜10206の表面10203と平行な面に対する前
記島状の絶縁膜形状10301、10201が、頂点の
数n(n>20)個を有する多角形であって、かつ該頂
点のうち内角が180度以上である頂点の数m(m>
8)個を有する多角形であることである。
The main configuration of the present invention is that the island-shaped insulating film shapes 10301 and 10201 with respect to a plane parallel to the surface 10203 of the crystalline semiconductor thin film 10206 are polygons having the number of vertices n (n> 20). And the number m (m> m) of the vertices whose inner angles are 180 degrees or more among the vertices
8) It is a polygon having three pieces.

【0025】以上により、前記非金属元素または該非金
属元素のイオンが添加された領域10106、1010
9と添加されない領域との境界面10108の面積を増
大させ、ゲッタリングの効率および効果のうち、少なく
とも一つを改善する。
As described above, the regions 10106 and 1010 to which the non-metallic element or ions of the non-metallic element are added
The area of the interface 10108 between the region 9 and the region not added is increased, and at least one of the efficiency and the effect of gettering is improved.

【0026】一般的に、ゲッタリングの進行は、金属の
素子活性領域中からの開放ステップ、拡散ステップ、ゲ
ッタリングサイトにおける捕獲ステップよりなる。前記
境界面の面積を大きくし、前記金属の拡散現象を促進す
るなどにより、ゲッタリングの効率もしくは効果を上げ
ることをねらいとしている。
In general, the progress of gettering includes a step of releasing a metal from the active region of the element, a step of diffusion, and a step of capture at a gettering site. It is intended to increase the efficiency or effect of gettering by increasing the area of the boundary surface and promoting the diffusion phenomenon of the metal.

【0027】[0027]

【発明の実施の形態】石英基板10101に、LPCV
D装置により、50nm程度の非晶質の珪素膜(a−S
i膜)10102を成膜する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A quartz substrate 10101 has an LPCV
D device, an amorphous silicon film (a-S
An i-film) 10102 is formed.

【0028】酢酸Ni塩溶液10103をスピンコート
法により滴下する。酢酸Ni塩溶液のNi濃度は重量換
算で10ppmほどである。酢酸Ni塩溶液を滴下する
前に、酸素雰囲気中でUV光を照射することなどによ
り、極薄の酸化珪素膜(SiO 2膜)を形成し、a−S
i膜表面にて酢酸Ni塩溶液を濡れやすくする必要があ
る。
Spin-coat Ni acetate acetate solution 10103
Drop by the method. Ni concentration of Ni acetate acetate solution is weight conversion
It is about 10 ppm in calculation. Ni acetate acetate solution is dropped
Prior to irradiation with UV light in an oxygen atmosphere
And an ultra-thin silicon oxide film (SiO TwoFilm), and a-S
It is necessary to make it easy to wet the Ni acetate solution on the surface of the i-film.
You.

【0029】Niなどの金属の添加方法は、液相から添
加する以外に、イオンインプラント装置による方法や、
a−Si膜上に金属の蒸着膜を成膜する方法などがあ
る。
As a method for adding a metal such as Ni, besides adding from a liquid phase, a method using an ion implant device,
There is a method of forming a metal deposition film on the a-Si film.

【0030】石英基板(a−Si膜を有する)を、窒素
雰囲気中で600℃で数時間以上の加熱処理を行う。N
i元素を添加することにより、Niを添加しない場合と
比較して、遙かに短い時間でa−Si膜全体が固相結晶
化することは確認されている。固相結晶化したことによ
り多結晶質の珪素膜(poly-Si)となる。Niは
a−Si膜中に初期核が発生する際にも、a−Si膜の
全体が結晶化する際にも関係することは、発明者らによ
り確認されている。
A quartz substrate (having an a-Si film) is subjected to a heat treatment at 600 ° C. for several hours or more in a nitrogen atmosphere. N
It has been confirmed that the addition of the i element causes solid phase crystallization of the entire a-Si film in a much shorter time than the case where Ni is not added. The solid-phase crystallization results in a polycrystalline silicon film (poly-Si). It has been confirmed by the inventors that Ni is involved in both the generation of initial nuclei in the a-Si film and the crystallization of the entire a-Si film.

【0031】触媒金属をa−Si膜に添加すると結晶化
が促進される現象は、MetalInduced La
teral crystallization(MIL
C)として多数報告されており、ニッケル(Ni)、コバ
ルト(Co)、パラジウム(Pd)、白金(Pt)、銅(Cu)
などの遷移金属元素がある。発明者らの実験によりNi
元素は、触媒金属として非常に優れていることが判明し
ている。
The phenomenon in which crystallization is promoted when a catalytic metal is added to an a-Si film is described in Metal Induced La.
teral crystallization (MIL
C), many of which have been reported as nickel (Ni), cobalt (Co), palladium (Pd), platinum (Pt), and copper (Cu).
Transition metal elements. According to experiments by the inventors, Ni
The elements have been found to be very good as catalytic metals.

【0032】一般的によく知られているように、Niな
どの金属は、結晶質の珪素中に存在すると、深い準位を
形成し素子の電気特性や信頼性に悪影響を及ばす。よっ
て、素子が形成され素子として使用される領域(素子活
性領域)から、Niなどの金属を除去する必要がある。
触媒金属により結晶化したpoly-Si膜も、触媒金
属による素子特性への悪影響が懸念される。
As is generally well known, metals such as Ni, when present in crystalline silicon, form deep levels and adversely affect the electrical characteristics and reliability of the device. Therefore, it is necessary to remove a metal such as Ni from a region where the element is formed and used as an element (an element active area).
The poly-Si film crystallized with the catalyst metal also has a concern that the catalyst metal may adversely affect the device characteristics.

【0033】よって、素子活性領域から、電気特性に影
響を及ばさない程度までに、Ni元素などの金属を除去
する必要がある。結晶質の珪素中の素子活性領域中か
ら、Ni元素などの金属を除去することを、一般的にゲ
ッタリングと言う。
Therefore, it is necessary to remove metals such as Ni elements from the element active region to such an extent that the electric characteristics are not affected. The removal of a metal such as a Ni element from an element active region in crystalline silicon is generally called gettering.

【0034】前記のpoly-Si膜上に、150nm
程度の酸化珪素膜を成膜する。酸化珪素膜は、LTO
(low temparature oxide)膜で
ある。成膜する絶縁膜は、酸化珪素膜の他に窒化珪素膜
などが考えられ、その成膜方法もPCVD装置、LPC
VD装置、スパッタ装置などがある。
On the poly-Si film, 150 nm
A silicon oxide film of a degree is formed. The silicon oxide film is LTO
(Low temperature oxide) film. The insulating film to be formed may be a silicon nitride film or the like in addition to the silicon oxide film.
There are a VD device, a sputtering device, and the like.

【0035】成膜したpoly-Si膜が島形状101
04になるように、フォトリソグラフィとエッチングに
より微細加工する。poly-Si膜の表面10203
と平行な面10202で前記島状物を切り取ったときに
できる断面形状10208を考える。本発明の主たる構
成は、その断面形状が、頂点の数n(n>20)個を有
する多角形であって、かつ、その頂点のうち内角が18
0度以上である頂点の数m(m>8)個を有する多角形
とすることである。本実施形態1では、コッホ曲線を参
考に、島状物の断面形状を図2(B)のようにした。コ
ッホ曲線とは、フラクタル幾何で有名な図形である。
The formed poly-Si film has an island shape 101
Fine processing is carried out by photolithography and etching so as to obtain 04. Surface of poly-Si film 10203
Consider a cross-sectional shape 10208 formed when the island is cut off on a plane 10202 that is parallel to. The main configuration of the present invention is that the cross-sectional shape is a polygon having the number n of vertices (n> 20), and the inner angle of the vertices is 18
It is to be a polygon having the number m (m> 8) of vertices that are 0 degrees or more. In the first embodiment, the cross-sectional shape of the island-shaped object is shown in FIG. 2B with reference to the Koch curve. The Koch curve is a figure that is famous for fractal geometry.

【0036】酸化珪素膜の島状物をマスクとして、プラ
ズマドーピング装置により、燐(P)をpoly-Si
膜に添加する(図1(B))。イオン注入量1E15a
toms/cm2、加速電圧10kVの条件である。酸化
珪素膜の膜厚を考慮して、酸化珪素膜の島状物1010
4をPイオンが突き抜けないような加速電圧、イオン注
入量とすべきである。燐(P)以外にも、B、Si、H
e、As、Ne、Ar、Kr、Xeなどがゲッタリング
に有効と考えられる。これらの元素は、イオン注入とそ
れに続く加熱処理によりpoly-Si膜にダメージを導
入できること、ゲッタリングする金属よりも拡散しにく
いか、不活性で素子特性に影響を及ぼさない元素であ
る。
Using islands of the silicon oxide film as a mask, phosphorus (P) is converted into poly-Si using a plasma doping apparatus.
It is added to the film (FIG. 1 (B)). Ion implantation amount 1E15a
toms / cm 2 and an acceleration voltage of 10 kV. In consideration of the thickness of the silicon oxide film,
4 should be an accelerating voltage and an ion implantation amount such that P ions do not penetrate. In addition to phosphorus (P), B, Si, H
e, As, Ne, Ar, Kr, Xe, etc. are considered effective for gettering. These elements are capable of introducing damage to the poly-Si film by ion implantation and subsequent heat treatment, are harder to diffuse than the gettering metal, or are inactive and do not affect the device characteristics.

【0037】プラズマドーピング装置は、LSI製造に
使用されるイオンインプラント装置と違い、イオンを打
ち込む際に質量分離する機構がない。そのために、イオ
ンインプラント装置と比較して、打ち込み量や打ち込み
深さをコントロールする精度が劣るという面もある。た
だし、大面積を効率よくイオン注入することができるた
めに、TFT製造では多用されている。
The plasma doping apparatus, unlike the ion implant apparatus used for LSI manufacturing, has no mechanism for mass separation when implanting ions. For this reason, there is also a point that the accuracy of controlling the implantation amount and the implantation depth is inferior to that of the ion implant device. However, they can be efficiently implanted into a large area, and thus are often used in TFT manufacturing.

【0038】燐(P)のイオン注入の後に、窒素雰囲気
中で600℃、5hr程度の加熱処理を行い(図1の
(C))、poly-Si膜中の燐(P)が添加された
領域10106、10109に、結晶化の際に触媒金属
としたNiをゲッタリングする。燐(P)を添加するこ
とにより、顕著なゲッタリングの効果あることは発明者
らによりすでに確認されている。ゲッタリングの際の加
熱処理は、400℃以上から1000℃以下とする。
After the phosphorus (P) ion implantation, heat treatment was performed at 600 ° C. for about 5 hours in a nitrogen atmosphere (FIG. 1C), and phosphorus (P) in the poly-Si film was added. The regions 10106 and 10109 are gettered with Ni serving as a catalyst metal during crystallization. It has already been confirmed by the inventors that remarkable gettering effect is obtained by adding phosphorus (P). The heat treatment at the time of gettering is performed at 400 ° C. or higher to 1000 ° C. or lower.

【0039】酸化珪素膜の島状物の形を先のような複雑
な多角形10208とした理由は、poly-Si膜中
の燐(P)の添加領域と非添加領域とが接する面101
08の面積を増大するためである。添加領域と非添加領
域が接する面積を大きくし、前記金属の拡散現象を促進
するなどにより、ゲッタリングの効率もしくはその効果
を上げることをねらいとしている。
The reason why the shape of the islands of the silicon oxide film is the complicated polygon 10208 as described above is that the surface 101 where the phosphorus (P) added region and the non-added region in the poly-Si film are in contact with each other.
08 to increase the area. It is intended to increase the efficiency of gettering or its effect by increasing the area where the added region and the non-added region are in contact with each other and promoting the diffusion phenomenon of the metal.

【0040】ゲッタリングにより、素子活性領域の被ゲ
ッタリング金属の濃度を素子特性に影響を及ぼさない程
度にまで軽減する。
By the gettering, the concentration of the metal to be gettered in the element active region is reduced to such an extent that the element characteristics are not affected.

【0041】a−Si膜の固相結晶化とゲッタリングが
終了した後は、通常のTFTアレイ基板の作製を行い、
液晶デバイスや有機ELデバイスまで作製する。
After the solid-phase crystallization and gettering of the a-Si film are completed, a normal TFT array substrate is manufactured.
Manufacturing even liquid crystal devices and organic EL devices.

【0042】[0042]

【実施例】[実施例1]本実施例では表示装置を作製する
ための工程を示し、画素部の画素TFTおよび保持容量
と、表示領域の周辺に設けられる駆動回路のTFTを同
時に作製する方法について図4〜図6を用い工程に従っ
て詳細に説明する。
[Embodiment 1] In this embodiment, a process for manufacturing a display device will be described. A method for simultaneously manufacturing a pixel TFT and a storage capacitor in a pixel portion and a TFT of a driving circuit provided in the periphery of a display region is described. 4 will be described in detail with reference to FIGS.

【0043】図4(A)において、基板101にはコー
ニング社の#7059ガラスや#1737ガラスなどに
代表される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の他に、ポリエチレンテレ
フタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(P
EN)、ポリエーテルサルフォン(PES)など光学的
異方性を有しないプラスチック基板を用いることができ
る。ガラス基板を用いる場合には、ガラス歪み点よりも
10〜20℃程度低い温度であらかじめ熱処理しておい
ても良い。そして、基板101のTFTを形成する表面
に基板101からの不純物拡散を防ぐために、酸化シリ
コン膜、窒化シリコン膜または酸化窒化シリコン膜など
の絶縁膜から成る下地膜102を形成する。例えば、プ
ラズマCVD法でSiH4、NH3、N2Oから作製され
る酸化窒化シリコン膜102aを10〜200nm(好ま
しくは50〜100nm)、同様にSiH4、N2Oから作
製される酸化窒化水素化シリコン膜102bを50〜2
00nm(好ましくは100〜150nm)の厚さに積層
形成する。
In FIG. 4A, a substrate 101 is made of a glass substrate such as barium borosilicate glass or aluminoborosilicate glass typified by Corning's # 7059 glass or # 1737 glass, and polyethylene terephthalate (PET). ), Polyethylene naphthalate (P
EN), a plastic substrate having no optical anisotropy such as polyethersulfone (PES) can be used. When a glass substrate is used, heat treatment may be performed in advance at a temperature lower by about 10 to 20 ° C. than the glass strain point. Then, a base film 102 made of an insulating film such as a silicon oxide film, a silicon nitride film, or a silicon oxynitride film is formed on the surface of the substrate 101 where a TFT is to be formed, in order to prevent impurity diffusion from the substrate 101. For example, SiH 4 in plasma CVD, NH 3, the N 2 O silicon oxynitride film 102a made from 10 to 200 nm (preferably 50 to 100 nm), as well oxynitride made from SiH 4, N 2 O The hydrogenated silicon film 102b is
The layer is formed to a thickness of 00 nm (preferably 100 to 150 nm).

【0044】酸化窒化シリコン膜は平行平板型のプラズ
マCVD法を用いて形成する。酸化窒化シリコン膜10
2aは、SiH4を10SCCM、NH3を100SCCM、N2
Oを20SCCMとして反応室に導入し、基板温度325
℃、反応圧力40Pa、放電電力密度0.41W/cm2、放
電周波数60MHzとする。一方、酸化窒化水素化シリコ
ン膜102bは、SiH4を5SCCM、N2Oを120SCC
M、H2を125SCCMとして反応室に導入し、基板温度4
00℃、反応圧力20Pa、放電電力密度0.41W/c
m2、放電周波数60MHzとする。これらの膜は、基板温
度を変化させ、反応ガスの切り替えのみで連続して形成
することもできる。
The silicon oxynitride film is formed by using a parallel plate type plasma CVD method. Silicon oxynitride film 10
2a is SiH 4 at 10 SCCM, NH 3 at 100 SCCM, N 2
O was introduced into the reaction chamber at 20 SCCM, and the substrate temperature was 325.
° C, a reaction pressure of 40 Pa, a discharge power density of 0.41 W / cm 2 , and a discharge frequency of 60 MHz. On the other hand, the hydrogenated silicon oxynitride film 102b is made of 5 SCCM of SiH 4 and 120 SCC of N 2 O.
M and H 2 were introduced into the reaction chamber at 125 SCCM, and the substrate temperature was 4
00 ° C, reaction pressure 20 Pa, discharge power density 0.41 W / c
m 2 , and the discharge frequency is 60 MHz. These films can be continuously formed only by changing the substrate temperature and changing the reaction gas.

【0045】上記条件にて作製される酸化窒化シリコン
膜102aは、密度が9.28×1022/cm3であり、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)の20
℃におけるエッチング速度が約63nm/minと遅く、緻密
で硬い膜である。このような膜を下地膜に用いると、こ
の上に形成する半導体膜にガラス基板からのアルカリ金
属元素が拡散するのを防ぐのに有効である。
The silicon oxynitride film 102a manufactured under the above conditions has a density of 9.28 × 10 22 / cm 3 , 7.13% of ammonium hydrogen fluoride (NH 4 HF 2 ) and ammonium fluoride. Of a mixed solution (trade name: LAL500, manufactured by Stella Chemifa) containing 15.4% (NH 4 F)
The etching rate at a temperature of ° C. is as low as about 63 nm / min, and the film is dense and hard. The use of such a film as a base film is effective in preventing an alkali metal element from a glass substrate from diffusing into a semiconductor film formed thereover.

【0046】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膜103
a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。例えば、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
半導体膜には、非晶質半導体膜や微結晶半導体膜があ
り、非晶質シリコンゲルマニウム膜などの非晶質構造を
有する化合物半導体膜を適用しても良い。また、下地膜
102と非晶質半導体膜103aとは両者を連続形成す
ることも可能である。例えば、前述のように酸化窒化シ
リコン膜102aと酸化窒化水素化シリコン膜102b
をプラズマCVD法で連続して成膜後、反応ガスをSi
4、N2O、H2からSiH4とH2或いはSiH4のみに
切り替えれば、一旦大気雰囲気に晒すことなく連続形成
できる。その結果、酸化窒化水素化シリコン膜102b
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 film 103 having a thickness of 60 nm and having an amorphous structure.
a is formed by a known method such as a plasma CVD method or a sputtering method. For example, an amorphous silicon film is formed to a thickness of 55 nm by a plasma CVD method. The semiconductor film having an amorphous structure includes 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. Further, both the base film 102 and the amorphous semiconductor film 103a can be formed continuously. For example, as described above, the silicon oxynitride film 102a and the hydrogenated silicon oxynitride film 102b
Is continuously formed by a plasma CVD method, and then the reaction gas is Si.
H 4, N 2 O, be switched from H 2 only SiH 4 and H 2 or SiH 4, once can be continuously formed without exposure to the atmosphere. As a result, the hydrogenated silicon oxynitride film 102b
To prevent contamination of the surface of the TFT
And variations in threshold voltage can be reduced.

【0047】本明細書の実施形態1と同様に、金属触媒
を用いた結晶化とその金属のゲッタリングを行う。ゲッ
タリングの際に用いた酸化珪素膜の島状物は、ウエット
エッチングにより取り除く。
As in Embodiment 1 of this specification, crystallization using a metal catalyst and gettering of the metal are performed. The islands of the silicon oxide film used for gettering are removed by wet etching.

【0048】そして、図4(C)に示すように結晶質半
導体膜103b上にフォトマスク1(PM1)を用い、
フォトリソグラフィーの技術を用いてレジストパターン
を形成し、ドライエッチングによって結晶質半導体膜を
島状に分割し、島状半導体膜104〜108を形成す
る。ドライエッチングにはCF4とO2の混合ガスを用い
る。その後、プラズマ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194を形成する。
Then, as shown in FIG. 4C, using a photomask 1 (PM1) on the crystalline semiconductor film 103b,
A resist pattern is formed using a photolithography technique, and the crystalline semiconductor film is divided into islands by dry etching, so that island-shaped semiconductor films 104 to 108 are formed. For dry etching, a mixed gas of CF 4 and O 2 is used. After that, a mask layer 194 of a silicon oxide film having a thickness of 50 to 100 nm is formed by a plasma CVD method or a sputtering method.

【0049】この状態で島状半導体膜に対し、TFTの
しきい値電圧(Vth)を制御する目的でp型を付与する
不純物元素を1×1016〜5×1017atoms/cm3程度の
濃度で島状半導体膜の全面に添加しても良い。半導体に
対してp型を付与する不純物元素には、ホウ素(B)、
アルミニウム(Al)、ガリウム(Ga)など周期律表
第13族の元素が知られている。その方法として、イオ
ン注入法やイオンドープ法を用いることができるが、大
面積基板を処理するにはイオンドープ法が適している。
イオンドープ法ではジボラン(B26)をソースガスと
して用いホウ素(B)を添加する。このような不純物元
素の注入は必ずしも必要でなく省略しても差し支えない
が、特に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好適に用いる手法である。
In this state, for the purpose of controlling the threshold voltage (Vth) of the TFT, an impurity element imparting a p-type is added to the island-like semiconductor film in an amount of about 1 × 10 16 to 5 × 10 17 atoms / cm 3 . The concentration may be added to the entire surface of the island-shaped semiconductor film. The impurity element imparting p-type to the semiconductor includes boron (B),
Elements of Group 13 of the periodic table, such as aluminum (Al) and gallium (Ga), are known. As the method, an ion implantation method or an ion doping method can be used, but the ion doping method is suitable for treating a large-area substrate.
In the ion doping method, diborane (B 2 H 6 ) is used as a source gas and boron (B) is added. The implantation of such an impurity element is not always necessary and may be omitted. However, it is a method preferably used for keeping the threshold voltage of the n-channel TFT within a predetermined range.

【0050】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
半導体膜105、107に選択的に添加する。あらかじ
めレジストマスク195a〜195eを形成する。n型
を付与する不純物元素としては、リン(P)や砒素(A
s)を用いれば良く、ここではリン(P)を添加すべ
く、フォスフィン(PH3)を用いたイオンドープ法を
適用する。形成された不純物領域は低濃度n型不純物領
域196、197として、このリン(P)濃度は2×1
16〜5×1019atoms/cm3の範囲とすれば良い。本
明細書中では、ここで形成された不純物領域196、1
97に含まれるn型を付与する不純物元素の濃度を(n
-)と表す。また、不純物領域198は、画素マトリク
ス回路の保持容量を形成するための半導体膜であり、こ
の領域にも同じ濃度でリン(P)を添加する(図4
(D))。
In order to form an LDD region of an n-channel TFT of a driver circuit, an impurity element imparting n-type is selectively added to the island-shaped semiconductor films 105 and 107. The resist masks 195a to 195e are formed in advance. As an impurity element imparting n-type, phosphorus (P) or arsenic (A
s) may be used. Here, an ion doping method using phosphine (PH 3 ) is applied to add phosphorus (P). The formed impurity regions are low-concentration n-type impurity regions 196 and 197, and the phosphorus (P) concentration is 2 × 1
The range may be from 0 16 to 5 × 10 19 atoms / cm 3 . In this specification, the impurity regions 196, 1
97, the concentration of the impurity element imparting n-type
-). The impurity region 198 is a semiconductor film for forming a storage capacitor of the pixel matrix circuit, and phosphorus (P) is added to this region at the same concentration (FIG. 4).
(D)).

【0051】その後、添加した不純物元素を活性化させ
る処理を行う。活性化の処理は実施形態7で説明したレ
ーザー光を用いた熱処理により行う。熱処理条件の一例
は、レーザーパルス発振周波数1kHzとし、レーザーエ
ネルギー密度を100〜300mJ/cm2(代表的には15
0〜250mJ/cm2)とする。そして線状ビームを基板全
面に渡って照射し、この時の線状ビームの重ね合わせ率
(オーバーラップ率)を80〜99%(好ましくは、9
5〜99%)として行う。
Thereafter, a process for activating the added impurity element is performed. The activation process is performed by the heat treatment using laser light described in the seventh embodiment. An example of the heat treatment conditions is a laser pulse oscillation frequency of 1 kHz and a laser energy density of 100 to 300 mJ / cm 2 (typically, 15
0 to 250 mJ / cm 2 ). Then, the linear beam is irradiated over the entire surface of the substrate, and the overlapping ratio (overlap ratio) of the linear beam at this time is 80 to 99% (preferably 9%).
5-99%).

【0052】ゲート絶縁膜109はプラズマCVD法ま
たはスパッタ法を用い、膜厚を40〜150nmとして
シリコンを含む絶縁膜で形成する。例えば、120nm
の厚さで酸化窒化シリコン膜から形成すると良い。ま
た、SiH4とN2OにO2を添加させて作製された酸化
窒化シリコン膜は、膜中の固定電荷密度が低減されてい
るのでこの用途に対して好ましい材料となる。勿論、ゲ
ート絶縁膜はこのような酸化窒化シリコン膜に限定され
るものでなく、他のシリコンを含む絶縁膜を単層または
積層構造として用いても良い(図4(E))。
The gate insulating film 109 is formed of an insulating film containing silicon with a thickness of 40 to 150 nm by a plasma CVD method or a sputtering method. For example, 120 nm
Of a silicon oxynitride film. A silicon oxynitride film formed by adding O 2 to SiH 4 and N 2 O is a preferable material for this application because the fixed charge density in the film is reduced. Needless to say, the gate insulating film is not limited to such a silicon oxynitride film, and another insulating film containing silicon may be used as a single layer or a stacked structure (FIG. 4E).

【0053】そして、図4(E)に示すように、ゲート
絶縁膜109上にゲート電極を形成するための耐熱性導
電層を形成する。耐熱性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複数の層か
ら成る積層構造としても良い。このような耐熱性導電性
材料を用い、例えば、導電性の窒化物金属膜から成る導
電層(A)110と金属膜から成る導電層(B)111
とを積層した構造とすると良い。導電層(B)111は
タンタル(Ta)、チタン(Ti)、モリブデン(M
o)、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)110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)110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)111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ことが好ましく、特
に酸素濃度に関しては30ppm以下とすると良かっ
た。例えば、タングステン(W)は酸素濃度を30pp
m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。
Then, as shown in FIG. 4E, a heat-resistant conductive layer for forming a gate electrode is formed over the gate insulating film 109. The heat-resistant conductive layer may be formed as a single layer, or may be formed as a multilayer structure including a plurality of layers such as two layers or three layers as necessary. Using such a heat-resistant conductive material, for example, a conductive layer (A) 110 made of a conductive nitride metal film and a conductive layer (B) 111 made of a metal film
Are preferably laminated. The conductive layer (B) 111 is made of tantalum (Ta), titanium (Ti), molybdenum (M
o), an element selected from tungsten (W), an alloy containing the above element as a main component, or an alloy film (typically, a Mo—W alloy film or a Mo—Ta alloy film) that combines the above elements. The conductive layer (A) 110 may be formed using tantalum nitride (TaN), tungsten nitride (WN), titanium nitride (TiN), molybdenum nitride (MoN), or the like. The conductive layer (A) 110 may be formed using tungsten silicide, titanium silicide, or molybdenum silicide. The conductive layer (B) 111 preferably has a reduced impurity concentration in order to reduce the resistance. In particular, the oxygen concentration is preferably 30 ppm or less. For example, tungsten (W) has an oxygen concentration of 30 pp.
m or less, a specific resistance of 20 μΩcm or less can be realized.

【0054】導電層(A)110は10〜50nm(好
ましくは20〜30nm)とし、導電層(B)111は
200〜400nm(好ましくは250〜350nm)
とすれば良い。Wをゲート電極とする場合には、Wをタ
ーゲットとしたスパッタ法で、アルゴン(Ar)ガスと
窒素(N2)ガスを導入して導電層(A)111を窒化
タングステン(WN)で50nmの厚さに形成し、導電層
(B)110をWで250nmの厚さに形成する。その他
の方法として、W膜は6フッ化タングステン(WF6)
を用いて熱CVD法で形成することもできる。いずれに
してもゲート電極として使用するためには低抵抗化を図
る必要があり、W膜の抵抗率は20μΩcm以下にする
ことが望ましい。W膜は結晶粒を大きくすることで低抵
抗率化を図ることができるが、W中に酸素などの不純物
元素が多い場合には結晶化が阻害され高抵抗化する。こ
のことより、スパッタ法による場合、純度99.999
9%のWターゲットを用い、さらに成膜時に気相中から
の不純物の混入がないように十分配慮してW膜を形成す
ることにより、抵抗率9〜20μΩcmを実現すること
ができる。
The conductive layer (A) 110 has a thickness of 10 to 50 nm (preferably 20 to 30 nm), and the conductive layer (B) 111 has a thickness of 200 to 400 nm (preferably 250 to 350 nm).
It is good. When W is used as a gate electrode, argon (Ar) gas and nitrogen (N2) gas are introduced by sputtering using W as a target, and the conductive layer (A) 111 is made of tungsten nitride (WN) to a thickness of 50 nm. The conductive layer (B) 110 is formed with W to a thickness of 250 nm. As another method, the W film is made of tungsten hexafluoride (WF6)
Can also be formed by a thermal CVD method. In any case, in order to use it as a gate electrode, it is necessary to reduce the resistance, and it is desirable that the resistivity of the W film be 20 μΩcm or less. The resistivity of the W film can be reduced by enlarging the crystal grains. However, when there are many impurity elements such as oxygen in W, crystallization is inhibited and the resistance is increased. From this, when the sputtering method is used, the purity is 99.999.
A 9% to 20 μΩcm resistivity can be achieved by using a 9% W target and forming the W film with sufficient care so as not to mix impurities from the gas phase during film formation.

【0055】一方、導電層(A)110にTaN膜を、
導電層(B)111にTa膜を用いる場合には、同様に
スパッタ法で形成することが可能である。TaN膜はT
aをターゲットとしてスパッタガスにArと窒素との混
合ガスを用いて形成し、Ta膜はスパッタガスに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180μΩcm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膜が容易に得られた。尚、図示しない
が、導電層(A)110の下に2〜20nm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)110または導電層(B)111が微量に含有す
るアルカリ金属元素がゲート絶縁膜109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)1
11は抵抗率を10〜50μΩcmの範囲ですることが好
ましい。
On the other hand, a TaN film is formed on the conductive layer (A) 110.
When a Ta film is used for the conductive layer (B) 111, it can be formed by a sputtering method in the same manner. TaN film is T
The target film a is formed using a mixed gas of Ar and nitrogen as a sputtering gas, and the Ta film 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. The α-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 about 180 μΩcm and is not suitable for a gate electrode. TaN film is α
Since it has a crystal structure close to that of a phase, an α-phase Ta film was easily obtained by forming a Ta film thereon. Although not shown, it is effective to form a silicon film doped with phosphorus (P) with a thickness of about 2 to 20 nm under the conductive layer (A) 110. Thus, the adhesion of the conductive film formed thereover is improved and oxidation is prevented, and at the same time, a small amount of an alkali metal element contained in the conductive layer (A) 110 or the conductive layer (B) 111 is added to the gate insulating film 109. Spreading can be prevented. In any case, the conductive layer (B) 1
11 preferably has a resistivity in the range of 10 to 50 μΩcm.

【0056】次に、フォトマスク2(PM2)を用い、
フォトリソグラフィーの技術を使用してレジストマスク
112〜117を形成し、導電層(A)110と導電層
(B)111とを一括でエッチングしてゲート電極11
8〜122と容量配線123を形成する。ゲート電極1
18〜122と容量配線123は、導電層(A)から成
る118a〜122aと、導電層(B)から成る118
b〜122bとが一体として形成される(図5
(A))。
Next, using the photomask 2 (PM2),
The resist masks 112 to 117 are formed by using a photolithography technique, and the conductive layer (A) 110 and the conductive layer (B) 111 are collectively etched to form the gate electrode 11.
8 to 122 and the capacitor wiring 123 are formed. Gate electrode 1
18 to 122 and the capacitor wiring 123 are made of conductive layers (A) 118 a to 122 a and conductive layers (B) 118
b to 122b are integrally formed (FIG. 5).
(A)).

【0057】導電層(A)および導電層(B)をエッチ
ングする方法は実施者が適宣選択すれば良いが、前述の
ようにWを主成分とする材料で形成されている場合に
は、高速でかつ精度良くエッチングを実施するために高
密度プラズマを用いたドライエッチング法を適用するこ
とが望ましい。高密度プラズマを得る手法の一つとし
て、誘導結合プラズマ(Inductively Coupled Plasma:
ICP)エッチング装置を用いると良い。ICPエッチ
ング装置を用いたWのエッチング法は、エッチングガス
にCF4とCl2の2種のガスを反応室に導入し、圧力
0.5〜1.5Pa(好ましくは1Pa)とし、誘導結
合部に200〜1000Wの高周波(13.56MH
z)電力を印加する。この時、基板が置かれたステージ
には20Wの高周波電力が印加され、自己バイアスで負
電位に帯電することにより、正イオンが加速されて異方
性のエッチングを行うことができる。ICPエッチング
装置を使用することにより、Wなどの硬い金属膜も2〜
5nm/秒のエッチング速度を得ることができる。また、
残渣を残すことなくエッチングするためには、10〜2
0%程度の割合でエッチング時間を増しオーバーエッチ
ングをすると良い。しかし、この時に下地とのエッチン
グの選択比に注意する必要がある。例えば、W膜に対す
る酸化窒化シリコン膜(ゲート絶縁膜109)の選択比
は2.5〜3であるので、このようなオーバーエッチン
グ処理により、酸化窒化シリコン膜が露出した面は20
〜50nm程度エッチングされて実質的に薄くなる。
The method of etching the conductive layer (A) and the conductive layer (B) may be appropriately selected by a practitioner. However, when the conductive layer (A) and the conductive layer (B) are formed of a material containing W as a main component as described above, It is desirable to apply a dry etching method using high-density plasma in order to perform etching at high speed and with high accuracy. One of the techniques for obtaining high-density plasma is inductively coupled plasma (Inductively Coupled Plasma:
It is preferable to use an ICP) etching apparatus. In the method of etching W using an ICP etching apparatus, two kinds of gases, CF 4 and Cl 2 , are introduced into a reaction chamber as an etching gas, and the pressure is set to 0.5 to 1.5 Pa (preferably 1 Pa). 200-1000W high frequency (13.56MHZ)
z) Apply power. At this time, a high frequency power of 20 W is applied to the stage on which the substrate is placed, and the stage is charged to a negative potential by a self-bias, so that positive ions are accelerated and anisotropic etching can be performed. By using ICP etching equipment, hard metal film such as W
An etching rate of 5 nm / sec can be obtained. Also,
In order to perform etching without leaving a residue, 10 to 2
It is preferable to increase the etching time at a rate of about 0% and perform overetching. At this time, however, it is necessary to pay attention to the etching selectivity with the base. For example, since the selectivity of the silicon oxynitride film (gate insulating film 109) to the W film is 2.5 to 3, the surface where the silicon oxynitride film is exposed by such an over-etching process is 20%.
It is etched to about 50 nm and becomes substantially thin.

【0058】そして、画素TFTのnチャネル型TFT
にLDD領域を形成するために、n型を付与する不純物
元素添加の工程(n--ドープ工程)を行う。ゲート電極
118〜122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した。n型を付
与する不純物元素として添加するリン(P)の濃度は1
×1016〜5×1019atoms/cm3の濃度範囲で添加す
る。このようにして、図5(B)に示すように島状半導
体膜に低濃度n型不純物領域124〜129を形成す
る。
Then, the n-channel TFT of the pixel TFT is used.
In order to form an LDD region, a step of adding an impurity element for imparting n-type (n-doping step) is performed. Using the gate electrodes 118 to 122 as a mask, an impurity element imparting n-type in a self-aligned manner was added by an ion doping method. The concentration of phosphorus (P) added as an impurity element imparting n-type is 1
It is added in a concentration range of × 10 16 to 5 × 10 19 atoms / cm 3 . In this way, low-concentration n-type impurity regions 124 to 129 are formed in the island-shaped semiconductor film as shown in FIG.

【0059】次に、nチャネル型TFTに対して、ソー
ス領域またはドレイン領域として機能する高濃度n型不
純物領域の形成を行う(n+ドープ工程)。まず、フォ
トマスク3(PM3)を用い、レジストのマスク130
〜134を形成し、n型を付与する不純物元素を添加し
て高濃度n型不純物領域135〜140を形成する。n
型を付与する不純物元素にはリン(P)を用い、その濃
度が1×1020〜1×1021atoms/cm3の濃度範囲とな
るようにフォスフィン(PH3)を用いたイオンドープ
法で行う(図5(C))。
Next, a high-concentration n-type impurity region functioning as a source region or a drain region is formed in the n-channel TFT (n + doping step). First, using a photomask 3 (PM3), a resist mask 130 is used.
To 134, and an n-type impurity element is added to form high-concentration n-type impurity regions 135 to 140. n
Phosphorus (P) is used as an impurity element for imparting a mold, and an ion doping method using phosphine (PH 3 ) is performed so that the concentration becomes 1 × 10 20 to 1 × 10 21 atoms / cm 3. (FIG. 5C).

【0060】そして、pチャネル型TFTを形成する島
状半導体膜104、106にソース領域およびドレイン
領域とする高濃度p型不純物領域144、145を形成
する。ここでは、ゲート電極118、120をマスクと
してp型を付与する不純物元素を添加し、自己整合的に
高濃度p型不純物領域を形成する。このときnチャネル
型TFTを形成する島状半導体膜105、107、10
8は、フォトマスク4(PM4)を用いてレジストマス
ク141〜143を形成し全面を被覆しておく。高濃度
p型不純物領域144、145はジボラン(B26)を
用いたイオンドープ法で形成する。この領域のボロン
(B)濃度は3×1020〜3×1021atoms/cm3となる
ようにする(図5(D))。
Then, high-concentration p-type impurity regions 144 and 145 serving as a source region and a drain region are formed in the island-shaped semiconductor films 104 and 106 forming the p-channel TFT. Here, a p-type impurity element is added using the gate electrodes 118 and 120 as a mask to form a high-concentration p-type impurity region in a self-aligned manner. At this time, the island-shaped semiconductor films 105, 107, and 10 forming an n-channel TFT are formed.
8 is to form resist masks 141 to 143 using the photomask 4 (PM4) and cover the entire surface. The high-concentration p-type impurity regions 144 and 145 are formed by an ion doping method using diborane (B 2 H 6 ). The boron (B) concentration in this region is set to 3 × 10 20 to 3 × 10 21 atoms / cm 3 (FIG. 5D).

【0061】この高濃度p型不純物領域144、145
には、前工程においてリン(P)が添加されていて、高
濃度p型不純物領域144a、145aには1×1020
〜1×1021atoms/cm3の濃度で、高濃度p型不純物領
域144b、145bには1×1016〜5×1019atom
s/cm3の濃度で含有しているが、この工程で添加するボ
ロン(B)の濃度を1.5から3倍とすることにより、
pチャネル型TFTのソース領域およびドレイン領域と
して機能する上で何ら問題は生じない。
The high-concentration p-type impurity regions 144 and 145
Has phosphorus (P) added in the previous step, and 1 × 10 20 is added to the high-concentration p-type impurity regions 144a and 145a.
At a concentration of about 1 × 10 21 atoms / cm 3 , the high concentration p-type impurity regions 144b and 145b have 1 × 10 16 to 5 × 10 19 atoms.
Although it is contained at a concentration of s / cm 3 , by increasing the concentration of boron (B) added in this step from 1.5 to 3 times,
There is no problem in functioning as the source and drain regions of the p-channel TFT.

【0062】その後、図6(A)に示すように、ゲート
電極およびゲート絶縁膜上から保護絶縁膜146を形成
する。保護絶縁膜は酸化シリコン膜、酸化窒化シリコン
膜、窒化シリコン膜、またはこれらを組み合わせた積層
膜で形成すれば良い。いずれにしても保護絶縁膜146
は無機絶縁物材料から形成する。保護絶縁膜146の膜
厚は100〜200nmとする。ここで、酸化シリコン
膜を用いる場合には、プラズマCVD法で、TEOS
(Tetraethyl OrthoSilicate)とO2とを混合し、反
応圧力40Pa、基板温度300〜400℃とし、高周波
(13.56MHz)電力密度0.5〜0.8W/cm2で放電
させて形成する。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、N2O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。
After that, as shown in FIG. 6A, a protective insulating film 146 is formed over the gate electrode and the gate insulating film. The protective insulating film may be formed using a silicon oxide film, a silicon oxynitride film, a silicon nitride film, or a stacked film including a combination thereof. In any case, the protective insulating film 146
Is formed from an inorganic insulating material. The thickness of the protective insulating film 146 is 100 to 200 nm. Here, in the case of using a silicon oxide film, TEOS is performed by a plasma CVD method.
(Tetraethyl OrthoSilicate) and O 2 are mixed, the reaction pressure is set to 40 Pa, the substrate temperature is set to 300 to 400 ° C., and discharge is performed at a high frequency (13.56 MHz) power density of 0.5 to 0.8 W / cm 2 . In the case of using a silicon oxynitride film, a silicon oxynitride film formed from SiH 4 , N 2 O, and NH 3 by a plasma CVD method or a silicon oxynitride film formed from SiH 4 and N 2 O is used. Good. The manufacturing conditions in this case are a reaction pressure of 20 to 200 Pa, 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 . Also,
A silicon oxynitride hydride 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.

【0063】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工程を行
う。この工程はファーネスアニール炉を用いる熱アニー
ル法で行うこともできるが、レーザー光を用いた熱処理
方法で活性化させても良い。この場合の熱処理条件は前
述のものと同様なものとする。一方、熱アニール法で行
う場合には酸素濃度が1ppm以下、好ましくは0.1
ppm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時間の熱処理を行った。また、基板101
に耐熱温度が低いプラスチック基板を用いる場合には、
本発明のレーザー光を用いた熱処理方法を適用すること
が好ましい(図6(B))。
Thereafter, a step of activating the impurity elements imparting n-type or p-type added at the respective concentrations is performed. This step can be performed by a thermal annealing method using a furnace annealing furnace, or may be activated by a heat treatment method using laser light. The heat treatment conditions in this case are the same as those described above. On the other hand, when performing the thermal annealing method, the oxygen concentration is 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 ppm or less. In this embodiment, the heat treatment is performed at 550 ° C. for 4 hours. Also, the substrate 101
When using a plastic substrate with low heat resistance temperature,
It is preferable to apply the heat treatment method using laser light of the present invention (FIG. 6B).

【0064】熱処理を行った後、さらに、3〜100%
の水素を含む雰囲気中で、300〜450℃で1〜12
時間の熱処理を行い、島状半導体膜を水素化する工程を
行った。この工程は熱的に励起された水素により島状半
導体膜にある1016〜1018/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。
After the heat treatment, 3 to 100%
1 to 12 at 300 to 450 ° C. in an atmosphere containing hydrogen
Heat treatment was performed for a long time to perform a step of hydrogenating the island-shaped semiconductor film. This step is to terminate dangling bonds of 10 @ 16 to 10 @ 18 / cm @ 3 in the island-shaped semiconductor film by thermally excited hydrogen. Plasma hydrogenation (using hydrogen excited by plasma) as another means of hydrogenation
May be performed.

【0065】本発明のレーザー光を用いた熱処理方法と
プラズマ水素化処理を組み合わせて行う場合には図3で
示す構成の装置で行うことができる。具体的には、処理
室818でレーザー光を用いた熱処理を行い、その後搬
送手段820により基板を処理室816に移動してプラ
ズマ水素化の処理を行う。処理室816には水素ガスま
たはアンモニアガス等を導入するようにしておけばプラ
ズマ水素化を容易に行うことができる。このように、基
板を装置内に保持し、大気に晒すことなく連続処理する
ことで基板表面の汚染を防止でき、また、スループット
を向上させることができる。
When the heat treatment method using laser light of the present invention is combined with the plasma hydrogenation treatment, it can be carried out by using an apparatus having the structure shown in FIG. Specifically, heat treatment using laser light is performed in the processing chamber 818, and then the substrate is moved to the processing chamber 816 by the transfer unit 820 to perform plasma hydrogenation processing. If hydrogen gas, ammonia gas, or the like is introduced into the processing chamber 816, plasma hydrogenation can be easily performed. As described above, the substrate is held in the apparatus, and the substrate is continuously processed without being exposed to the air, whereby contamination of the substrate surface can be prevented, and the throughput can be improved.

【0066】そして、有機絶縁物材料からなる層間絶縁
膜147を1.0〜2.0μmの平均厚を有して形成す
る。有機樹脂材料としては、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。例えば、基板に塗布
後、熱重合するタイプのポリイミドを用いる場合には、
クリーンオーブンで300℃で焼成して形成する。ま
た、アクリルを用いる場合には、2液性のものを用い、
主材と硬化剤を混合した後、スピナーを用いて基板全面
に塗布した後、ホットプレートで80℃で60秒の予備
加熱を行い、さらにクリーンオーブンで250℃で60
分焼成して形成することができる。
Then, an interlayer insulating film 147 made of an organic insulating material is formed with an average thickness of 1.0 to 2.0 μm. As the organic resin material, polyimide, acrylic, polyamide, polyimide amide, BCB (benzocyclobutene), or the like can be used. For example, when using polyimide of the type that thermally polymerizes after coating on the substrate,
It is formed by firing at 300 ° C. in a clean oven. Also, when using acrylic, use a two-liquid type,
After mixing the main material and the curing agent, the entire surface of the substrate is applied using a spinner, and then pre-heated at 80 ° C. for 60 seconds on a hot plate, and further heated at 250 ° C. for 60 seconds in a clean oven.
It can be formed by firing separately.

【0067】このように、層間絶縁膜を有機絶縁物材料
で形成することにより、表面を良好に平坦化させること
ができる。また、有機樹脂材料は一般に誘電率が低いの
で、寄生容量を低減するできる。しかし、吸湿性があり
保護膜としては適さないので、本実施例のように、保護
絶縁膜146として形成した酸化シリコン膜、酸化窒化
シリコン膜、窒化シリコン膜などと組み合わせて用いる
必要がある。
As described above, the surface can be satisfactorily flattened by forming the interlayer insulating film with the organic insulating material. In addition, since organic resin materials generally have a low dielectric constant, parasitic capacitance can be reduced. However, since it has hygroscopicity and is not suitable as a protective film, it must be used in combination with a silicon oxide film, a silicon oxynitride film, a silicon nitride film, or the like formed as the protective insulating film 146 as in this embodiment.

【0068】その後、フォトマスク5(PM5)を用
い、所定のパターンのレジストマスクを形成し、それぞ
れの島状半導体膜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する。コンタク
トホールの形成はドライエッチング法により行う。この
場合、エッチングガスにCF4、O2、Heの混合ガスを
用い有機樹脂材料から成る層間絶縁膜をまずエッチング
し、その後、続いてエッチングガスをCF4、O2として
保護絶縁膜146をエッチングする。さらに、島状半導
体膜との選択比を高めるために、エッチングガスをCH
3に切り替えてゲート絶縁膜をエッチングすることに
より、良好にコンタクトホールを形成することができ
る。
Thereafter, a resist mask having a predetermined pattern is formed using the photomask 5 (PM5), and a contact hole reaching the source region or the drain region formed in each of the island-shaped semiconductor films is formed. The formation of the contact hole is performed by a dry etching method. In this case, an interlayer insulating film made of an organic resin material is first etched using a mixed gas of CF 4 , O 2 , and He as an etching gas, and then, the protective insulating film 146 is etched using CF 4 and O 2 as an etching gas. I do. Further, in order to increase the selectivity with the island-like semiconductor film, the etching gas is CH
By etching the gate insulating film is switched to F 3, can satisfactorily form a contact hole.

【0069】そして、導電性の金属膜をスパッタ法や真
空蒸着法で形成し、フォトマスク6(PM6)によりレ
ジストマスクパターンを形成し、エッチングによってソ
ース配線148〜152とドレイン配線153〜157
を形成する。ここで、ドレイン配線157は画素電極と
して機能するものである。図示していないが、本実施例
ではこの電極を、Ti膜を50〜150nmの厚さで形成
し、島状半導体膜のソースまたはドレイン領域を形成す
る半導体膜とコンタクトを形成し、そのTi膜上に重ね
てアルミニウム(Al)を300〜400nmの厚さで形
成して配線とする。
Then, a conductive metal film is formed by a sputtering method or a vacuum evaporation method, a resist mask pattern is formed by a photomask 6 (PM6), and the source wirings 148 to 152 and the drain wirings 153 to 157 are etched.
To form Here, the drain wiring 157 functions as a pixel electrode. Although not shown, in this embodiment, this electrode is formed by forming a Ti film with a thickness of 50 to 150 nm, forming a contact with the semiconductor film forming the source or drain region of the island-like semiconductor film, and forming the Ti film. Aluminum (Al) is formed in a thickness of 300 to 400 nm on the upper portion to form a wiring.

【0070】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保護絶縁膜146や、下地膜102
にに存在する水素を島状半導体膜104〜108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
半導体膜104〜108中の欠陥密度を1016/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6(C))。
When hydrogenation is performed in this state, favorable results can be obtained for improving the characteristics of the TFT. For example, 3 ~
Heat treatment may be performed at 300 to 450 ° C. for 1 to 12 hours in an atmosphere containing 100% hydrogen, or the same effect can be obtained by using a plasma hydrogenation method. Further, by such a heat treatment, the protective insulating film 146 and the base film 102 are formed.
Can be diffused into the island-shaped semiconductor films 104 to 108 for hydrogenation. In any case, the defect density in the island-shaped semiconductor films 104 to 108 is desirably 10 16 / cm 3 or less.
What is necessary is just to give about 0.1 atomic% (FIG. 6 (C)).

【0071】こうして7枚のフォトマスクにより、同一
の基板上に、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
第1のpチャネル型TFT200、第1のnチャネル型
TFT201、第2のpチャネル型TFT202、第2
のnチャネル型TFT203、画素部には画素TFT2
04、保持容量205が形成されている。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。
In this way, a substrate having a driving circuit TFT and a pixel TFT of a pixel portion on the same substrate can be completed using the seven photomasks. The driving circuit includes a first p-channel TFT 200, a first n-channel TFT 201, a second p-channel TFT 202, and a second p-channel TFT 202.
N-channel type TFT 203, and the pixel portion has a pixel TFT 2
04, a storage capacitor 205 is formed. In this specification, such a substrate is referred to as an active matrix substrate for convenience.

【0072】駆動回路の第1のpチャネル型TFT20
0には、島状半導体膜104にチャネル形成領域20
6、高濃度p型不純物領域から成るソース領域207
a、207b、ドレイン領域208a,208bを有し
たシングルドレインの構造を有している。第1のnチャ
ネル型TFT201には、島状半導体膜105にチャネ
ル形成領域209、ゲート電極119と重なるLDD領
域210、ソース領域212、ドレイン領域211を有
している。このLDD領域において、ゲート電極119
と重なるLDD領域をLovとするとそのチャネル長方向
の長さは0.5〜3.0μm、好ましくは1.0〜2.
0μmとした。nチャネル型TFTにおけるLDD領域
の長さをこのようにすることにより、ドレイン領域近傍
に発生する高電界を緩和して、ホットキャリアの発生を
防ぎ、TFTの劣化を防止することができる。駆動回路
の第2のpチャネル型TFT202は同様に、島状半導
体膜106にチャネル形成領域213、高濃度p型不純
物領域から成るソース領域214a、214b、ドレイ
ン領域215a,215bを有したシングルドレインの
構造を有している。第2のnチャネル型TFT203に
は、島状半導体膜107にチャネル形成領域216、ゲ
ート電極121と一部が重なるLDD領域217、21
8、ソース領域220、ドレイン領域219が形成され
ている。このTFTのゲート電極と重なるLovの長さも
0.5〜3.0μm、好ましくは1.0〜2.0μmと
した。また、ゲート電極と重ならないLDD領域をLof
fとして、このチャネル長方向の長さは0.5〜4.0
μm、好ましくは1.0〜2.0μmとした。画素TF
T204には、島状半導体膜108にチャネル形成領域
221、222、LDD領域223〜225、ソースま
たはドレイン領域226〜228を有している。LDD
領域(Loff)のチャネル長方向の長さは0.5〜4.
0μm、好ましくは1.5〜2.5μmである。さら
に、容量配線123と、ゲート絶縁膜と同じ材料から成
る絶縁膜と、画素TFT204のドレイン領域228に
接続する半導体膜229とから保持容量205が形成さ
れている。図6(C)では画素TFT204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。
First p-channel TFT 20 of drive circuit
0, the channel forming region 20 in the island-shaped semiconductor film 104
6. Source region 207 made of high-concentration p-type impurity region
a, 207b and a single drain structure having drain regions 208a, 208b. The first n-channel TFT 201 includes a channel formation region 209, an LDD region 210 overlapping with the gate electrode 119, a source region 212, and a drain region 211 in the island-shaped semiconductor film 105. In this LDD region, the gate electrode 119
If the LDD region that overlaps with Lov is Lov, the length in the channel length direction is 0.5 to 3.0 μm, preferably 1.0 to 2.0 μm.
It was set to 0 μm. By setting the length of the LDD region in the n-channel TFT in this way, a high electric field generated near the drain region can be reduced, hot carriers can be prevented from being generated, and deterioration of the TFT can be prevented. Similarly, the second p-channel type TFT 202 of the driver circuit is a single drain type in which the island-shaped semiconductor film 106 has a channel formation region 213, source regions 214a and 214b made of high-concentration p-type impurity regions, and drain regions 215a and 215b. It has a structure. In the second n-channel TFT 203, the LDD regions 217 and 21 partially overlapping the channel formation region 216 and the gate electrode 121 on the island-shaped semiconductor film 107.
8, a source region 220 and a drain region 219 are formed. The length of Lov overlapping the gate electrode of this TFT is also 0.5 to 3.0 μm, preferably 1.0 to 2.0 μm. The LDD region that does not overlap with the gate electrode is Lof.
As f, the length in the channel length direction is 0.5 to 4.0.
μm, preferably 1.0 to 2.0 μm. Pixel TF
At T204, the island-shaped semiconductor film 108 includes channel formation regions 221 and 222, LDD regions 223 to 225, and source or drain regions 226 to 228. LDD
The length of the region (Loff) in the channel length direction is 0.5 to 4.
0 μm, preferably 1.5 to 2.5 μm. Further, a storage capacitor 205 is formed by the capacitor wiring 123, an insulating film made of the same material as the gate insulating film, and a semiconductor film 229 connected to the drain region 228 of the pixel TFT 204. In FIG. 6C, the pixel TFT 204 has a double gate structure, but may have a single gate structure or a multi-gate structure in which a plurality of gate electrodes are provided.

【0073】図16は画素部のほぼ一画素分を示す上面
図である。図中に示すA−A'断面が図6(C)に示す
画素部の断面図に対応している。画素TFT204のゲ
ート電極122は、図示されていないゲート絶縁膜を介
してその下の島状半導体膜108と交差している。ま
た、ゲート電極122はAlやCuなどの材料を用いて
形成される低抵抗導電性材料から成るゲート配線900
と島状半導体膜108の外側でコンタクトホールを介さ
ず接触している。図示はしていないが、島状半導体膜1
08には、ソース領域、ドレイン領域、LDD領域が形
成されている。また、256はソース配線152とソー
ス領域226とのコンタクト部、257はドレイン配線
157とドレイン領域228とのコンタクト部である。
保持容量205は、画素TFT204のドレイン領域2
28から延在する半導体膜229とゲート絶縁膜を介し
て容量配線123が重なる領域で形成されている。この
構成におて半導体膜229には価電子制御を目的とした
不純物元素は添加されていない。
FIG. 16 is a top view showing almost one pixel of the pixel portion. The cross section AA ′ shown in the drawing corresponds to the cross-sectional view of the pixel portion shown in FIG. The gate electrode 122 of the pixel TFT 204 intersects with the underlying island-shaped semiconductor film 108 via a gate insulating film (not shown). Further, the gate electrode 122 is made of a low-resistance conductive material formed using a material such as Al or Cu.
Is in contact with the outside of the island-shaped semiconductor film 108 without a contact hole. Although not shown, the island-shaped semiconductor film 1
In 08, a source region, a drain region, and an LDD region are formed. Reference numeral 256 denotes a contact portion between the source wiring 152 and the source region 226, and reference numeral 257 denotes a contact portion between the drain wiring 157 and the drain region 228.
The storage capacitor 205 is connected to the drain region 2 of the pixel TFT 204.
The capacitor wiring 123 is formed in a region where the capacitor wiring 123 overlaps with the semiconductor film 229 extending from the gate insulating film and the gate insulating film. In this structure, an impurity element for controlling valence electrons is not added to the semiconductor film 229.

【0074】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
ている。このようなTFTを設けたアクティブマトリク
ス基板を作製するために、本発明のレーザー光を用いた
熱処理方法及びレーザー装置を適用すると特性の良いT
FTを作製することが可能で、また、生産性の向上を達
成することができる。このようなアクティブマトリクス
基板を用いて液晶表示装置やEL表示装置を作製するこ
とができる。
The above-described configuration makes it possible to optimize the structure of the TFT constituting each circuit in accordance with the specifications required by the pixel TFT and the driving circuit, thereby improving the operation performance and reliability of the semiconductor device. . Further, the gate electrode is formed of a conductive material having heat resistance, thereby facilitating activation of the LDD region, the source region, and the drain region. When a heat treatment method using a laser beam and a laser apparatus according to the present invention are applied to manufacture an active matrix substrate provided with such a TFT, a TFT having good characteristics can be obtained.
An FT can be manufactured, and an improvement in productivity can be achieved. A liquid crystal display device or an EL display device can be manufactured using such an active matrix substrate.

【0075】[実施例2]実施例1ではTFTのゲート電
極の材料にWやTaなどの耐熱性導電性材料を用いる例
を示した。このような材料を用いる理由は、ゲート電極
形成後に価電子制御を目的として半導体膜に添加した不
純物元素を主として、400〜700℃の熱アニールに
よって活性化させること、エレクトロマイグレーション
の防止、耐腐蝕性の向上など複数の要因に起因してい
る。しかしながら、このような耐熱性導電性材料は面積
抵抗で10Ω程度あり、画面サイズが4インチクラスか
それ以上の液晶表示装置やEL表示装置には適していな
い。ゲート電極に接続するゲート配線を同じ材料で形成
すると、基板面上における引回し長さが必然的に大きく
なり、配線抵抗の影響による遅延時間を無視することが
できなくなるためである。
[Embodiment 2] Embodiment 1 shows an example in which a heat-resistant conductive material such as W or Ta is used as a material of a gate electrode of a TFT. The reason for using such a material is that the impurity element added to the semiconductor film for the purpose of controlling valence electrons after the formation of the gate electrode is mainly activated by thermal annealing at 400 to 700 ° C., prevention of electromigration, corrosion resistance Due to several factors, such as improvement in However, such a heat-resistant conductive material has a sheet resistance of about 10Ω and is not suitable for a liquid crystal display device or an EL display device having a screen size of 4 inches or more. This is because if the gate wiring connected to the gate electrode is formed of the same material, the length of the wiring on the substrate surface is inevitably increased, and the delay time due to the wiring resistance cannot be ignored.

【0076】例えば、画素密度がVGA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、X
GA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。表示領域の画面サイズは、13
インチクラスの場合対角線の長さは340mmとなり、
18インチクラスの場合には460mmとなる。本実施
例ではこのような液晶表示装置を実現する手段として、
ゲート配線をAlや銅(Cu)などの低抵抗導電性材料
で形成する方法について図7を用いて説明する。
For example, when the pixel density is VGA, 480
Gate wirings and 640 source wirings are formed.
In the case of GA, 768 gate wirings and 1024 source wirings are formed. The screen size of the display area is 13
In the case of inch class, the length of the diagonal is 340 mm,
In the case of the 18-inch class, it is 460 mm. In this embodiment, as a means for realizing such a liquid crystal display device,
A method for forming a gate wiring using a low-resistance conductive material such as Al or copper (Cu) will be described with reference to FIGS.

【0077】まず、実施例1と同様にして図4(A)〜
図5(D)に示す工程を行う。そして、価電子制御を目
的としてそれぞれの島状半導体膜に添加された不純物元
素を活性化する処理を行う。この活性化の処理はレーザ
ー光を用いた熱処理方法を用いることが最も好ましい。
さらに、3〜100%の水素を含む雰囲気中で、300
〜450℃で1〜12時間の熱処理を行い、島状半導体
膜を水素化する処理を行う。この工程は熱的に励起され
た水素により半導体膜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(図7(A))。
First, in the same manner as in Embodiment 1, FIGS.
The step shown in FIG. 5D is performed. Then, a process for activating the impurity element added to each island-shaped semiconductor film is performed for the purpose of controlling valence electrons. This activation treatment is most preferably performed by a heat treatment method using laser light.
Further, in an atmosphere containing 3 to 100% hydrogen, 300
Heat treatment is performed at 450 ° C. for 1 to 12 hours to hydrogenate the island-shaped semiconductor film. In this step, dangling bonds in the semiconductor film are terminated by thermally excited hydrogen. As another means of hydrogenation, plasma hydrogenation (using hydrogen excited by plasma) may be performed (FIG. 7A).

【0078】活性化および水素化の処理が終了したら、
ゲート配線を低抵抗導電性材料で形成する。この低抵抗
導電性層はAlやCuを主成分とする導電層(D)で形
成する。例えば、Tiを0.1〜2重量%含むAl膜を
導電層(D)として全面に形成する(図示せず)。導電
層(D)145は200〜400nm(好ましくは25
0〜350nm)とすれば良い。そして、フォトマスク
を用いて所定のレジストパターンを形成し、エッチング
処理して、ゲート配線163、164と容量配線165
を形成する。エッチング処理は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。そして保護絶縁膜146を形成
する(図7(B))。
When the activation and hydrogenation processes are completed,
The gate wiring is formed of a low resistance conductive material. This low-resistance conductive layer is formed of a conductive layer (D) containing Al or Cu as a main component. For example, an Al film containing 0.1 to 2% by weight of Ti is formed on the entire surface as a conductive layer (D) (not shown). The conductive layer (D) 145 has a thickness of 200 to 400 nm (preferably 25 to 400 nm).
(0 to 350 nm). Then, a predetermined resist pattern is formed using a photomask, and an etching process is performed thereon, so that the gate wirings 163 and 164 and the capacitor wiring 165 are formed.
To form In the etching treatment, the conductive layer (D) is removed by wet etching using a phosphoric acid-based etching solution, so that the gate wiring can be formed while maintaining the selectivity with the base. Then, a protective insulating film 146 is formed (FIG. 7B).

【0079】その後、実施例1と同様にして有機絶縁物
材料から成る層間絶縁膜147、ソース配線148〜1
51、167、ドレイン配線153〜156、168を
形成してアクティブマトリクス基板を完成させることが
できる。図8(A)、(B)はこの状態の上面図を示
し、図8(A)のB−B'断面および図8(B)のC−
C'断面は図7(C)のA−A'およびC−C'に対応し
ている。図8(A)、(B)ではゲート絶縁膜、保護絶
縁膜、層間絶縁膜を省略して示しているが、島状半導体
膜104、105、108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配線148、149、167
とドレイン配線153、154、168がコンタクトホ
ールを介して接続している。また、図8(A)のD−
D'断面および図8(B)のE−E'断面を図9(A)と
(B)にそれぞれ示す。ゲート配線163はゲート電極
118、119と、またゲート配線164はゲート電極
122と島状半導体膜104、105、108の外側で
重なるように形成され、導電層(C)と導電層(D)が
接触して電気的に導通している。このようにゲート配線
低抵抗導電性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
チクラス以上の液晶表示装置やEL表示装置に適用する
ことができる。
Thereafter, in the same manner as in the first embodiment, the interlayer insulating film 147 made of an organic insulating material and the source wirings 148 to 1
51, 167 and drain wirings 153 to 156, 168 can be formed to complete the active matrix substrate. FIGS. 8A and 8B are top views of this state. FIG. 8A is a cross-sectional view taken along the line BB ′ of FIG. 8A and FIG.
The cross section C ′ corresponds to AA ′ and CC ′ in FIG. 7C. 8A and 8B, the gate insulating film, the protective insulating film, and the interlayer insulating film are omitted, but the source and drain regions (not shown) of the island-shaped semiconductor films 104, 105, and 108 are provided. Wiring 148, 149, 167
And drain wirings 153, 154, 168 are connected via contact holes. Further, D- in FIG.
FIGS. 9A and 9B show a D ′ cross section and an EE ′ cross section of FIG. 8B, respectively. The gate wiring 163 is formed so as to overlap with the gate electrodes 118 and 119, and the gate wiring 164 is formed so as to overlap with the gate electrode 122 outside the island-shaped semiconductor films 104, 105 and 108, and the conductive layer (C) and the conductive layer (D) are formed. Electrically conductive upon contact. By forming the gate wiring from a low-resistance conductive material, the wiring resistance can be sufficiently reduced. Therefore, the present invention can be applied to a liquid crystal display device or an EL display device having a pixel portion (screen size) of 4 inches or more.

【0080】[実施例3]実施例1で作製したアクティブ
マトリクス基板はそのまま反射型の液晶表示装置に適用
することができる。一方、透過型の液晶表示装置とする
場合には画素部の各画素に設ける画素電極を透明電極で
形成すれば良い。本実施例では透過型の液晶表示装置に
対応するアクティブマトリクス基板の作製方法について
図10を用いて説明する。
[Embodiment 3] The active matrix substrate manufactured in Embodiment 1 can be applied to a reflection type liquid crystal display device as it is. On the other hand, in the case of a transmissive liquid crystal display device, a pixel electrode provided for each pixel in the pixel portion may be formed of a transparent electrode. In this embodiment, a method for manufacturing an active matrix substrate corresponding to a transmission type liquid crystal display device will be described with reference to FIGS.

【0081】アクティブマトリクス基板は実施例1と同
様に作製する。図11(A)では、ソース配線とドレイ
ン配線は導電性の金属膜をスパッタ法や真空蒸着法で形
成する。これは、Ti膜を50〜150nmの厚さで形成
し、島状半導体膜のソースまたはドレイン領域を形成す
る半導体膜とコンタクトを形成し、そのTi膜上に重ね
てアルミニウム(Al)を300〜400nmの厚さで形
成し、さらにTi膜または窒化チタン(TiN)膜を1
00〜200nmの厚さで形成して3層構造とした。その
後、透明導電膜を全面に形成し、フォトマスクを用いた
パターニング処理およびエッチング処理により画素電極
171を形成する。画素電極171は、層間絶縁膜14
7上に形成され、画素TFT204のドレイン配線16
9と重なる部分を設け、接続構造を形成している。
An active matrix substrate is manufactured in the same manner as in the first embodiment. In FIG. 11A, a conductive metal film is formed for a source wiring and a drain wiring by a sputtering method or a vacuum evaporation method. In this method, a Ti film is formed to a thickness of 50 to 150 nm, a contact is formed with a semiconductor film forming a source or drain region of an island-shaped semiconductor film, and aluminum (Al) is formed on the Ti film by a thickness of 300 to 150 nm. It is formed to a thickness of 400 nm, and a Ti film or a titanium nitride (TiN) film is
It was formed to a thickness of 00 to 200 nm to form a three-layer structure. After that, a transparent conductive film is formed over the entire surface, and a pixel electrode 171 is formed by a patterning process using a photomask and an etching process. The pixel electrode 171 is formed of the interlayer insulating film 14.
7 and the drain wiring 16 of the pixel TFT 204.
9 is provided to form a connection structure.

【0082】図11(B)では最初に層間絶縁膜147
上に透明導電膜を形成し、パターニング処理およびエッ
チング処理をして画素電極171を形成した後、ドレイ
ン配線169を画素電極171と重なる部分を設けて形
成した例である。ドレイン配線169はTi膜を50〜
150nmの厚さで形成し、島状半導体膜のソースまたは
ドレイン領域を形成する半導体膜とコンタクトを形成
し、そのTi膜上に重ねてアルミニウム(Al)を30
0〜400nmの厚さで形成して設ける。この構成にする
と、画素電極171はドレイン配線169を形成するT
i膜のみと接触することになる。その結果、透明導電膜
材料とAlとが反応するのを防止できる。
In FIG. 11B, first, an interlayer insulating film 147 is formed.
This is an example in which a transparent conductive film is formed thereon, a patterning process and an etching process are performed to form a pixel electrode 171, and then a drain wiring 169 is formed by providing a portion overlapping the pixel electrode 171. The drain wiring 169 has a thickness of 50 to
A contact is formed with the semiconductor film forming the source or drain region of the island-shaped semiconductor film, and aluminum (Al) is formed on the Ti film so as to have a thickness of 30 nm.
It is formed and provided with a thickness of 0 to 400 nm. With this configuration, the pixel electrode 171 is connected to the T
It comes into contact with only the i film. As a result, it is possible to prevent the reaction between the transparent conductive film material and Al.

【0083】透明導電膜の材料は、酸化インジウム(I
23)や酸化インジウム酸化スズ合金(In23―S
nO2;ITO)などをスパッタ法や真空蒸着法などを
用いて形成して用いることができる。このような材料の
エッチング処理は塩酸系の溶液により行う。しかし、特
にITOのエッチングは残渣が発生しやすいので、エッ
チング加工性を改善するために酸化インジウム酸化亜鉛
合金(In23―ZnO)を用いても良い。酸化インジ
ウム酸化亜鉛合金は表面平滑性に優れ、ITOに対して
熱安定性にも優れているので、ドレイン配線169の端
面で接触するAlとの腐蝕反応を防止できる。同様に、
酸化亜鉛(ZnO)も適した材料であり、さらに可視光
の透過率や導電率を高めるためにガリウム(Ga)を添
加した酸化亜鉛(ZnO:Ga)などを用いることがで
きる。
The material of the transparent conductive film is indium oxide (I
n 2 O 3 ) and indium tin oxide alloy (In 2 O 3 —S
nO 2 ; ITO) or the like can be formed by a sputtering method, a vacuum evaporation method, or the like. The etching of such a material is performed using a hydrochloric acid-based solution. However, in particular, since etching of ITO easily generates residues, an indium oxide-zinc oxide alloy (In 2 O 3 —ZnO) may be used in order to improve the etching processability. Since the indium oxide zinc oxide alloy has excellent surface smoothness and excellent thermal stability with respect to ITO, it is possible to prevent a corrosion reaction with Al contacting at the end face of the drain wiring 169. Similarly,
Zinc oxide (ZnO) is also a suitable material, and zinc oxide (ZnO: Ga) to which gallium (Ga) is added to increase the transmittance and conductivity of visible light can be used.

【0084】このようにして、透過型の液晶表示装置に
対応したアクティブマトリクス基板を完成させることが
できる。本実施例では、実施例1と同様な工程として説
明したが、このような構成は実施例2で示すアクティブ
マトリクス基板に適用することができる。
Thus, an active matrix substrate corresponding to a transmission type liquid crystal display device can be completed. In this embodiment, the same steps as those in the first embodiment have been described. However, such a configuration can be applied to the active matrix substrate described in the second embodiment.

【0085】[実施例4]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。まず、図
12(A)に示すように、図6(C)の状態のアクティ
ブマトリクス基板に柱状スペーサから成るスペーサを形
成する。スペーサは数μmの粒子を散布して設ける方法
でも良いが、ここでは基板全面に樹脂膜を形成した後こ
れをパターニングして形成する方法を採用する。このよ
うなスペーサの材料に限定はないが、例えば、JSR社
製のNN700を用い、スピナーで塗布した後、露光と
現像処理によって所定のパターンに形成する。さらにク
リーンオーブンなどで150〜200℃で加熱して硬化
させる。このようにして作製されるスペーサは露光と現
像処理の条件によって形状を異ならせることができる
が、好ましくは、柱状スペーサ173の形状は柱状で頂
部が平坦な形状となるようにすると、対向側の基板を合
わせたときに液晶表示パネルとしての機械的な強度を確
保することができる。形状は円錐状、角錐状など特別の
限定はないが、例えば円錐状としたときに具体的には、
その高さを1.2〜5μmとし、平均半径を5〜7μ
m、平均半径と底部の半径との比を1対1.5程度とす
る。このとき断面から見たテーパー角は±15°以下と
すると良い。
[Embodiment 4] 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. First, as shown in FIG. 12A, a spacer including a columnar spacer is formed on the active matrix substrate in the state of FIG. 6C. The spacer may be provided by scattering particles of several μm, but here, a method of forming a resin film over the entire surface of the substrate and then patterning the resin film is adopted. Although there is no limitation on the material of such a spacer, for example, NN700 manufactured by JSR Corporation is applied by a spinner and then formed into a predetermined pattern by exposure and development processing. Further, it is cured by heating at 150 to 200 ° C. in a clean oven or the like. The shape of the spacer manufactured in this manner can be varied depending on the conditions of the exposure and the development processing. When the substrates are combined, mechanical strength as a liquid crystal display panel can be secured. The shape is not particularly limited, such as a cone, a pyramid, but specifically, for example, when it is a cone,
The height is set to 1.2 to 5 μm, and the average radius is set to 5 to 7 μm.
m, the ratio of the average radius to the bottom radius is about 1: 1.5. At this time, the taper angle viewed from the cross section is preferably set to ± 15 ° or less.

【0086】柱状スペーサの配置は任意に決定すれば良
いが、好ましくは、図12(A)で示すように、画素部
においてはドレイン配線161(画素電極)のコンタク
ト部235と重ねてその部分を覆うように柱状スペーサ
168を形成すると良い。コンタクト部235は平坦性
が損なわれこの部分では液晶がうまく配向しなくなるの
で、このようにしてコンタクト部235にスペーサ用の
樹脂を充填する形で柱状スペーサ168を形成すること
でディスクリネーションなどを防止することができる。
The arrangement of the columnar spacers may be determined arbitrarily. Preferably, as shown in FIG. 12A, in the pixel portion, the portion overlaps with the contact portion 235 of the drain wiring 161 (pixel electrode) and the portion is overlapped. It is preferable to form the columnar spacer 168 so as to cover it. Since the flatness of the contact portion 235 is impaired and the liquid crystal is not well aligned in this portion, the columnar spacer 168 is formed in such a manner that the contact portion 235 is filled with the resin for the spacer, so that disclination and the like can be performed. Can be prevented.

【0087】その後、配向膜174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を用る。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した。画素部
に設けた柱状スペーサ173の端部からラビング方向に
対してラビングされない領域が2μm以下となるように
した。また、ラビング処理では静電気の発生がしばしば
問題となるが、駆動回路のTFT上にもスペーサ172
を形成しておくと、スペーサとしての本来の役割と、静
電気からTFTを保護する効果を得ることができる。
After that, an alignment film 174 is formed. Usually, a polyimide resin is used for the alignment film of the liquid crystal display element. After forming the alignment film, a rubbing treatment was performed so that the liquid crystal molecules were aligned with a certain pretilt angle. The area not rubbed in the rubbing direction from the end of the columnar spacer 173 provided in the pixel portion was set to 2 μm or less. In the rubbing process, the generation of static electricity often poses a problem.
In this case, it is possible to obtain the original role as a spacer and the effect of protecting the TFT from static electricity.

【0088】対向側の対向基板175には、遮光膜17
6、透明導電膜177および配向膜178を形成する。
遮光膜176はTi、Cr、Alなどを150〜300
nmの厚さで形成する。そして、画素部と駆動回路が形成
されたアクティブマトリクス基板と対向基板とをシール
剤179で貼り合わせる。シール剤179にはフィラー
180が混入されていて、このフィラー180とスペー
サ172、173によって均一な間隔を持って2枚の基
板が貼り合わせられる。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12(B)に示すアクティブマトリク
ス型の液晶表示装置が完成する。
The opposing substrate 175 on the opposing side has a light shielding film 17
6, a transparent conductive film 177 and an alignment film 178 are formed.
The light shielding film 176 is made of Ti, Cr, Al,
It is formed with a thickness of nm. Then, the active matrix substrate on which the pixel portion and the driver circuit are formed and the counter substrate are bonded with a sealant 179. A filler 180 is mixed in the sealant 179, and the two substrates are bonded at a uniform interval by the filler 180 and the spacers 172 and 173. Thereafter, a liquid crystal material 606 is injected between the two substrates, and completely sealed with a sealant (not shown). A known liquid crystal material may be used as the liquid crystal material.
Thus, an active matrix liquid crystal display device shown in FIG. 12B is completed.

【0089】図12ではスペーサ172を駆動回路のT
FT上の全面に形成する例を示したが、図13に示すよ
うにこのスペーサを複数個に分割してスペーサ172a
〜172eとして形成しても良い。駆動回路が形成され
ている部分に設けるスペーサは、このように少なくとも
駆動回路のソース配線およびドレイン配線を覆うように
形成すれば良い。このような構成とすることによって、
駆動回路の各TFTは、保護絶縁膜146と層間絶縁膜
147とスペーサ172またはスペーサ172a〜17
2eによって完全に覆われ保護されることになる。
In FIG. 12, the spacer 172 is connected to the T of the driving circuit.
Although an example in which the spacer is formed on the entire surface on the FT is shown, as shown in FIG.
To 172e. The spacer provided in the portion where the driving circuit is formed may be formed so as to cover at least the source wiring and the drain wiring of the driving circuit. With such a configuration,
Each TFT of the drive circuit includes a protective insulating film 146, an interlayer insulating film 147, a spacer 172 or spacers 172a to 172a.
2e will be completely covered and protected.

【0090】図14はスペーサとシール剤を形成したア
クティブマトリクス基板の上面図を示し、画素部および
駆動回路部とスペーサおよびシール剤の位置関係を示す
上面図である。画素部188の周辺に駆動回路として走
査信号側駆動回路185と画像信号側駆動回路186が
設けられている。さらに、その他CPUやメモリなどの
信号処理回路187も付加されていても良い。そして、
これらの駆動回路は接続配線183によって外部入出力
端子182と接続されている。画素部188では走査信
号側駆動回路185から延在するゲート配線群189と
画像信号駆動側回路186から延在するソース配線群1
90がマトリクス状に交差して画素を形成し、各画素に
はそれぞれ画素TFT204と保持容量205が設けら
れている。
FIG. 14 is a top view of an active matrix substrate on which spacers and a sealant are formed, and is a top view showing the positional relationship between the pixel portion and the drive circuit portion, the spacers, and the sealant. A scanning signal side driving circuit 185 and an image signal side driving circuit 186 are provided around the pixel portion 188 as driving circuits. Further, a signal processing circuit 187 such as a CPU or a memory may be added. And
These drive circuits are connected to an external input / output terminal 182 by connection wiring 183. In the pixel portion 188, the gate wiring group 189 extending from the scanning signal driving circuit 185 and the source wiring group 1 extending from the image signal driving circuit 186 are provided.
90 intersect in a matrix to form pixels, and each pixel is provided with a pixel TFT 204 and a storage capacitor 205.

【0091】画素部において設けられる柱状スペーサ1
73は、すべての画素に対して設けても良いが、マトリ
クス状に配列した画素の数個から数十個おきに設けても
良い。即ち、画素部を構成する画素の全数に対するスペ
ーサの数の割合は20〜100%とすると良い。また、
駆動回路部に設けるスペーサ172、172'、17
2''はその全面を覆うように設けても良いし、図13で
示したように各TFTのソースおよびドレイン配線の位
置にあわせて複数個に分割して設けても良い。シール剤
179は、基板101上の画素部188および走査信号
側駆動回路185、画像信号側駆動回路186、その他
の信号処理回路187の外側であって、外部入出力端子
182よりも内側に形成する。
The columnar spacer 1 provided in the pixel portion
73 may be provided for all the pixels, or may be provided every several to several tens of pixels arranged in a matrix. That is, the ratio of the number of spacers to the total number of pixels constituting the pixel portion is preferably 20 to 100%. Also,
Spacers 172, 172 ', 17 provided in the drive circuit section
2 ″ may be provided so as to cover the entire surface, or may be provided in a plurality as shown in FIG. 13 in accordance with the positions of the source and drain wirings of each TFT. The sealant 179 is formed outside the pixel portion 188 and the scan signal side drive circuit 185, the image signal side drive circuit 186, and other signal processing circuits 187 on the substrate 101 and inside the external input / output terminal 182. .

【0092】このようなアクティブマトリクス型液晶表
示装置の構成を図15の斜視図を用いて説明する。図1
5においてアクティブマトリクス基板は、ガラス基板1
01上に形成された、画素部188と、走査信号側駆動
回路185と、画像信号側駆動回路186とその他の信
号処理回路187とで構成される。画素部188には画
素TFT204と保持容量205が設けられ、画素部の
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。走査信号側駆動回路185と、画像信
号側駆動回路186はそれぞれゲート配線122とソー
ス配線152で画素TFT204に接続している。ま
た、フレキシブルプリント配線板(Flexible Printed C
ircuit:FPC)191が外部入力端子182に接続し
ていて画像信号などを入力するのに用いる。そして接続
配線183でそれぞれの駆動回路に接続している。ま
た、対向基板175には図示していないが、遮光膜や透
明電極が設けられている。
The structure of such an active matrix type liquid crystal display device will be described with reference to the perspective view of FIG. FIG.
In 5, the active matrix substrate is a glass substrate 1
The pixel section 188, the scanning signal side driving circuit 185, the image signal side driving circuit 186, and other signal processing circuits 187 are formed on the pixel section 901. The pixel portion 188 is provided with a pixel TFT 204 and a storage capacitor 205, and a driving circuit provided around the pixel portion is basically configured by a CMOS circuit. The scanning signal side driving circuit 185 and the image signal side driving circuit 186 are connected to the pixel TFT 204 by the gate wiring 122 and the source wiring 152, respectively. In addition, Flexible Printed C
An ircuit (FPC) 191 is connected to the external input terminal 182 and used to input image signals and the like. Then, it is connected to each drive circuit by a connection wiring 183. Although not shown, the opposing substrate 175 is provided with a light-shielding film and a transparent electrode.

【0093】このような構成の液晶表示装置は、実施例
1〜3で示すアクティブマトリクス基板を用いて形成す
ることができる。実施例1、及び実施例2で示すアクテ
ィブマトリクス基板を用いれば反射型の液晶表示装置が
得られ、実施例3で示すアクティブマトリクス基板を用
いると透過型の液晶表示装置を得ることができる。
The liquid crystal display device having such a configuration can be formed using the active matrix substrates shown in Embodiments 1 to 3. A reflective liquid crystal display device can be obtained by using the active matrix substrates described in Embodiments 1 and 2, and a transmissive liquid crystal display device can be obtained by using the active matrix substrate described in Embodiment 3.

【0094】[実施例5]本実施例では、実施例1ののア
クティブマトリクス基板を用いてエレクトロルミネッセ
ンス(EL:Electro Luminescence)材料を用いた自発
光型の表示パネル(以下、EL表示装置と記す)を作製
する例について説明する。尚、ルミネッセンスには蛍光
と燐光による発光が含まれるが、本明細書においていう
エレクトロルミネッセンスには、そのどちらか一方、又
はその両者による発光を含んでいる。図17(A)は本
発明を用いたEL表示パネルの上面図である。図17
(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FPC17に至
り、外部機器へと接続される。
[Embodiment 5] In this embodiment, a self-luminous display panel (hereinafter, referred to as an EL display device) using an electroluminescent (EL) material by using the active matrix substrate of the embodiment 1 will be described. ) Will be described. Note that luminescence includes light emission due to fluorescence and phosphorescence, but electroluminescence referred to in this specification includes light emission due to one or both of them. FIG. 17A is a top view of an EL display panel using the present invention. FIG.
10A, reference numeral 10 denotes a substrate, 11 denotes a pixel portion, 12 denotes a source side driving circuit, 13 denotes a gate side driving circuit, and each driving circuit reaches the FPC 17 via wirings 14 to 16 and is connected to an external device. Is done.

【0095】図17(B)は図17(A)のA−A'断
面を表す図であり、このとき少なくとも画素部上、好ま
しくは駆動回路及び画素部上に対向板80を設ける。対
向板80はシール材19でTFTとEL材料を用いた発
光層が形成されているアクティブマトリクス基板と貼り
合わされている。シール剤19にはフィラー(図示せ
ず)が混入されていて、このフィラーによりほぼ均一な
間隔を持って2枚の基板が貼り合わせられている。さら
に、シール材19の外側とFPC17の上面及び周辺は
封止剤81で密封する構造とする。封止剤81はシリコ
ーン樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ブチルゴム
などの材料を用いる。
FIG. 17B is a cross-sectional view taken along the line AA ′ of FIG. 17A. At this time, the opposing plate 80 is provided at least over the pixel portion, preferably over the driving circuit and the pixel portion. The opposing plate 80 is bonded to the active matrix substrate on which a light emitting layer using a TFT and an EL material is formed by a sealing material 19. A filler (not shown) is mixed in the sealant 19, and the two substrates are bonded with a substantially uniform interval by the filler. Further, the outside of the seal member 19 and the upper surface and the periphery of the FPC 17 are sealed with a sealant 81. The sealant 81 uses a material such as a silicone resin, an epoxy resin, a phenol resin, and butyl rubber.

【0096】このように、シール剤19によりアクティ
ブマトリクス基板10と対向基板80とが貼り合わされ
ると、その間には空間が形成される。その空間には充填
剤83が充填される。この充填剤83は対向板80を接
着する効果も合わせ持つ。充填剤83はPVC(ポリビ
ニルクロライド)、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、P
VB(ポリビニルブチラル)またはEVA(エチレンビ
ニルアセテート)などを用いることができる。また、発
光層は水分をはじめ湿気に弱く劣化しやすいので、この
充填剤83の内部に酸化バリウムなどの乾燥剤を混入さ
せておくと吸湿効果を保持できるので望ましい。また、
発光層上に窒化シリコン膜や酸化窒化シリコン膜などで
形成するパッシベーション膜82を形成し、充填剤83
に含まれるアルカリ元素などによる腐蝕を防ぐ構造とし
ていある。
As described above, when the active matrix substrate 10 and the counter substrate 80 are bonded together by the sealant 19, a space is formed therebetween. The space is filled with a filler 83. The filler 83 also has the effect of bonding the opposing plate 80. Filler 83 is made of PVC (polyvinyl chloride), epoxy resin, silicone resin, P
VB (polyvinyl butyral) or EVA (ethylene vinyl acetate) can be used. Further, since the light emitting layer is weak to moisture including water and easily deteriorated, it is desirable to mix a desiccant such as barium oxide in the filler 83 because the moisture absorbing effect can be maintained. Also,
A passivation film 82 formed of a silicon nitride film, a silicon oxynitride film, or the like is formed over the light emitting layer, and a filler 83
It has a structure to prevent corrosion due to alkali elements and the like contained in.

【0097】対向板80にはガラス板、アルミニウム
板、ステンレス板、FRP(Fiberglass-Reinforced Pl
astics)板、PVF(ポリビニルフルオライド)フィル
ム、マイラーフィルム(デュポン社の商品名)、ポリエ
ステルフィルム、アクリルフィルムまたはアクリル板な
どを用いることができる。また、数十μmのアルミニウ
ム箔をPVFフィルムやマイラーフィルムで挟んだ構造
のシートを用い、耐湿性を高めることもできる。このよ
うにして、EL素子は密閉された状態となり外気から遮
断されている。
A glass plate, an aluminum plate, a stainless steel plate, FRP (Fiberglass-Reinforced Pl)
astics) plate, PVF (polyvinyl fluoride) film, mylar film (trade name of DuPont), polyester film, acrylic film or acrylic plate. Further, moisture resistance can be enhanced by using a sheet having a structure in which an aluminum foil of several tens of μm is sandwiched between PVF films or mylar films. In this way, the EL element is in a sealed state and is isolated from the outside air.

【0098】また、図17(B)において基板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C
MOS回路を図示している。)22及び画素部用TFT
23(但し、ここではEL素子への電流を制御するTF
Tだけ図示している。)が形成されている。これらのT
FTの内特にnチャネル型TFTにははホットキャリア
効果によるオン電流の低下や、Vthシフトやバイアスス
トレスによる特性低下を防ぐため、本実施形態で示す構
成のLDD領域が設けられている。
In FIG. 17B, a TFT for a drive circuit (here, a C-type TFT combining an n-channel TFT and a p-channel TFT) is formed on the substrate 10 and the base film 21.
2 illustrates a MOS circuit. 22) and TFT for pixel portion
23 (however, here, TF for controlling the current to the EL element)
Only T is shown. ) Is formed. These T
Among the FTs, an n-channel TFT, in particular, is provided with an LDD region having the structure shown in this embodiment in order to prevent a decrease in on-current due to the hot carrier effect and a decrease in characteristics due to Vth shift and bias stress.

【0099】例えば、駆動回路用TFT22とし、図6
(C)に示すpチャネル型TFT200、202とnチ
ャネル型TFT201、203を用いれば良い。また、
画素部用TFT23には図6(B)に示す画素TFT2
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。
For example, the driving circuit TFT 22 is formed as shown in FIG.
The p-channel TFTs 200 and 202 and the n-channel TFTs 201 and 203 shown in FIG. Also,
The pixel TFT 2 shown in FIG.
04 or p-channel type TF having a structure similar thereto
T may be used.

【0100】図6(C)または図7(C)の状態のアク
ティブマトリクス基板からEL表示装置を作製するに
は、ソース配線、ドレイン配線上に樹脂材料でなる層間
絶縁膜(平坦化膜)26を形成し、その上に画素部用T
FT23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。透明導電膜には酸化インジ
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。
In order to manufacture an EL display device from the active matrix substrate in the state shown in FIG. 6C or FIG. Is formed, and a T for pixel portion is formed thereon.
A pixel electrode 27 made of a transparent conductive film electrically connected to the drain of the FT 23 is formed. For 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, the insulating film 28 is formed.
Is formed, and an opening is formed on the pixel electrode 27.

【0101】次に、発光層29を形成する。発光層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, the light emitting layer 29 is formed. Light emitting 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.

【0102】発光層はシャドーマスクを用いて蒸着法、
またはインクジェット法、ディスペンサー法などで形成
する。いずれにしても、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(CCM)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。
The light emitting layer is formed by a vapor deposition method using a shadow mask,
Alternatively, it is formed by an inkjet method, a dispenser method, or the like. In any case, light emitting layers capable of emitting light of different wavelengths for each pixel (red light emitting layer, green light emitting layer, and blue light emitting layer)
Is formed, color display becomes possible. In addition, there are a method in which a color conversion layer (CCM) and a color filter are combined, and a method in which a white light emitting layer and a color filter are combined, and any method may be used. Needless to say, a monochromatic EL display device can be used.

【0103】発光層29を形成したら、その上に陰極3
0を形成する。陰極30と発光層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、真空中で発光層29と陰極30を連続して形成する
か、発光層29を不活性雰囲気で形成し、大気解放しな
いで真空中で陰極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 light emitting 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 light emitting layer 29 as much as possible. Therefore, it is necessary to devise a method of continuously forming the light emitting layer 29 and the cathode 30 in a vacuum or forming the light emitting layer 29 in an inert atmosphere and forming the cathode 30 in a vacuum without opening to the atmosphere. In this embodiment, the above-described film formation is made possible by using a multi-chamber type (cluster tool type) film formation apparatus.

【0104】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。具体的には発光層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、異方性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, 1 is formed on the light emitting layer 29 by the vapor deposition method.
A LiF (lithium fluoride) film having a thickness of 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 an anisotropic conductive paste material 32. A resin layer 80 is further formed on the FPC 17 to increase the adhesive strength at this portion.

【0105】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(発光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 indicated by 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 a light emitting 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.

【0106】また、配線16はシーリル19と基板10
との間を隙間(但し封止剤81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 is composed of a seal 19 and the substrate 10.
Is electrically connected to the FPC 17 through a gap (but closed with a sealant 81). Although the wiring 16 has been described here, the other wirings 14 and 15 are also electrically connected to the FPC 17 under the sealing material 18 in the same manner.

【0107】ここで画素部のさらに詳細な断面構造を図
18に、上面構造を図19(A)に、回路図を図19
(B)に示す。図18(A)において、基板2401上
に設けられたスイッチング用TFT2402は実施例1
の図6(C)の画素TFT204と同じ構造で形成され
る。ダブルゲート構造とすることで実質的に二つのTF
T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。
FIG. 18 shows a more detailed sectional structure of the pixel portion, FIG. 19A shows a top structure thereof, and FIG.
It is shown in (B). In FIG. 18A, a switching TFT 2402 provided on a substrate 2401 is the same as that of the first embodiment.
6C is formed with the same structure as the pixel TFT 204 shown in FIG. With a double gate structure, substantially two TFs
There is an advantage that the structure is such that T is connected in series, and the off-current value can be reduced. In this embodiment, a double gate structure is used, but a triple gate structure or a multi-gate structure having more gates may be used.

【0108】また、電流制御用TFT2403は図6
(C)で示すnチャネル型TFT201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線である。
The current controlling TFT 2403 is the same as that shown in FIG.
It is formed using an n-channel TFT 201 shown in FIG. At this time, the drain line 35 of the switching TFT 2402 is electrically connected to the gate electrode 37 of the current controlling TFT by the wiring 36. A wiring indicated by 38 is a gate line that electrically connects the gate electrodes 39a and 39b of the switching TFT 2402.

【0109】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にゲート電極と一部が
重なるLDD領域を設けることでTFTの劣化を防ぎ、
動作の安定性を高めることができる。
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, by providing the current control TFT with an LDD region that partially overlaps the gate electrode, deterioration of the TFT is prevented,
Operation stability can be improved.

【0110】また、本実施例では電流制御用TFT24
03をシングルゲート構造で図示しているが、複数のT
FTを直列につなげたマルチゲート構造としても良い。
さらに、複数のTFTを並列につなげて実質的にチャネ
ル形成領域を複数に分割し、熱の放射を高い効率で行え
るようにした構造としても良い。このような構造は熱に
よる劣化対策として有効である。
In this embodiment, the current controlling TFT 24 is used.
03 is shown with a single gate structure.
A multi-gate structure in which FTs are connected in series may be used.
Further, a structure in which a plurality of TFTs are connected in parallel to substantially divide the channel formation region into a plurality of regions so that heat can be radiated with high efficiency may be employed. Such a structure is effective as a measure against deterioration due to heat.

【0111】また、図19(A)に示すように、電流制
御用TFT2403のゲート電極37となる配線は24
04で示される領域で、電流制御用TFT2403のド
レイン線40と絶縁膜を介して重なる。このとき、24
04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。
Further, as shown in FIG. 19A, the wiring to be the gate electrode 37 of the current controlling TFT 2403 has 24 wirings.
In a region indicated by 04, the region overlaps with the drain line 40 of the current control TFT 2403 via an insulating film. At this time, 24
In a region indicated by 04, a capacitor is formed. The capacitor 2404 functions as a capacitor for holding a voltage applied to the gate of the current control TFT 2403. The drain line 40 is a current supply line (power supply line) 2
501, a constant voltage is always applied.

【0112】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
発光層は非常に薄いため、段差が存在することによって
発光不良を起こす場合がある。従って、発光層をできる
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 a light-emitting layer formed later is very thin, light emission failure may occur due to the presence of a step. Therefore, it is desirable to planarize the pixel electrode before forming it so that the light emitting layer can be formed as flat as possible.

【0113】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。また、絶縁膜(好ましくは樹脂)で形成されたバン
ク44a、44bにより形成された溝(画素に相当する)
の中に発光層44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。
尚、PPV系有機EL材料としては様々な型のものがあ
るが、例えば「H. Shenk,H.Becker,O.Gelsen,E.Kluge,
W.Kreuder,and H.Spreitzer,“Polymers for Light Emi
tting Diodes”,Euro Display,Proceedings,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。
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. A groove (corresponding to a pixel) formed by banks 44a and 44b formed of an insulating film (preferably resin).
The light emitting layer 44 is formed in the inside. Although only one pixel is shown here, R (red), G (green), B (blue)
The light emitting layers corresponding to the respective colors 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.
There are various types of PPV-based organic EL materials, for example, "H. Shenk, H. Becker, O. Gelsen, E. Kluge,
W. Kreuder, and H. Spreitzer, “Polymers for Light Emi
tting Diodes ”, Euro Display, Proceedings, 1999, p.33-
37 "or a material described in JP-A-10-92576.

【0114】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30〜150nm
(好ましくは40〜100nm)とすれば良い。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
せて発光層(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。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。
As a specific light emitting layer, cyanopolyphenylene vinylene is used for a light emitting layer emitting red light, polyphenylene vinylene is used for a light emitting layer emitting green light, and polyphenylene vinylene or polyalkylphenylene is used for a light emitting layer emitting blue light. Good. Thickness is 30-150nm
(Preferably 40 to 100 nm). However, the above example is an example of an organic EL material that can be used as a light emitting layer, and there is no need to limit the invention to this.
A light-emitting 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. For example, in this embodiment, an example in which a polymer material is used as the light emitting layer has been described.
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.

【0115】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発光層としてい
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 light emitting 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.

【0116】陽極47まで形成された時点で自発光素子
2405が完成する。なお、ここでいうEL素子240
5は、画素電極(陰極)43、発光層45、正孔注入層
46及び陽極47で形成されたコンデンサを指す。図1
9(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 self-luminous element 2405 is completed. The EL element 240 referred to here
Reference numeral 5 denotes a capacitor formed by the pixel electrode (cathode) 43, the light emitting layer 45, the hole injection layer 46, and the anode 47. FIG.
As shown in FIG. 9A, the pixel electrode 43 substantially matches the area of the pixel, so that the entire pixel functions as an EL element. Therefore, the efficiency of light emission is extremely high, and a bright image can be displayed.

【0117】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.

【0118】以上のように本願発明のEL表示パネルは
図19のような構造の画素からなる画素部を有し、オフ
電流値の十分に低いスイッチング用TFTと、ホットキ
ャリア注入に強い電流制御用TFTとを有する。従っ
て、高い信頼性を有し、且つ、良好な画像表示が可能な
EL表示パネルが得られる。
As described above, the EL display panel of the present invention has a pixel portion composed of pixels having a structure as shown in FIG. 19, and a switching TFT having a sufficiently low off-state current value and a current controlling portion which is resistant to hot carrier injection. And a TFT. Therefore, an EL display panel having high reliability and capable of displaying a good image can be obtained.

【0119】図18(B)は発光層の構造を反転させた
例を示す。電流制御用TFT2601は図6(B)のp
チャネル型TFT200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。
FIG. 18B shows an example in which the structure of the light emitting layer is inverted. The current controlling TFT 2601 corresponds to p
It is formed using a channel type TFT 200. 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.

【0120】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。本実施例の場合、発光層53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。
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. In the case of this embodiment, the light generated in the light emitting layer 53 is emitted toward the substrate on which the TFT is formed as indicated 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.

【0121】尚、本実施例の構成は、実施例1〜2のT
FTの構成を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表示パネルを用いることは有効である。
The structure of this embodiment is different from that of the first and second embodiments in that
FT configurations can be implemented in any combination. In addition, it is effective to use the EL display panel of this embodiment as the display unit of the electronic device of the eighth embodiment.

【0122】[実施例6]本実施例では、図19(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20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. 20 shows an example in which a pixel having a structure different from that of the circuit diagram shown in FIG. 19B is used. 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.

【0123】図20(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. 20A shows an example in which the 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.

【0124】また、図20(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。尚、図20(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. 20B shows a current supply line 270.
8 is provided in parallel with the gate wiring 2703. Note that in FIG. 20B, the current supply line 2708 and the gate wiring 2703 are provided so as not to overlap with each other; however, if the wirings are formed in different layers, they overlap with each other via an insulating film. It can also be provided as follows. 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.

【0125】また、図20(C)は、図20(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。図20
(A)、図20(B)では電流制御用TFT2403の
ゲートにかかる電圧を保持するためにコンデンサ240
4を設ける構造としているが、コンデンサ2404を省
略することも可能である。
FIG. 20C shows that a current supply line 2708 is provided in parallel with the gate wiring 2703 and two pixels are connected to the current supply line 2708 similarly to the structure of FIG. 20B.
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. FIG.
20A and FIG. 20B, a capacitor 240 is used to hold the voltage applied to the gate of the current control TFT 2403.
4, but the capacitor 2404 can be omitted.

【0126】電流制御用TFT2403として図18
(A)に示すような本願発明の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2404の代わりとして積極的に用いる点に特徴
がある。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で変化するため、
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。また、図20(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。
As the current controlling TFT 2403, FIG.
Since the n-channel TFT of the present invention as shown in FIG. 1A is used, an LDD region is provided so as to overlap with a gate electrode via a gate insulating film. Although a parasitic capacitance generally called a gate capacitance is formed, this embodiment is characterized in that this parasitic capacitance is actively used instead of the capacitor 2404. The capacitance of the parasitic capacitance is determined by the gate electrode and the LDD region. And changes in the area that overlaps,
It is determined by the length of the LDD region included in the overlapping region. In the structures of FIGS. 20A, 20B, and 20C, the capacitor 2705 can be omitted.

【0127】尚、本実施例の構成は、実施例1〜2のT
FTの構成を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表示パネルを用いることは有効である。
The configuration of this embodiment is different from that of the first and second embodiments in that
FT configurations can be implemented in any combination. In addition, it is effective to use the EL display panel of this embodiment as the display unit of the electronic device of the eighth embodiment.

【0128】[実施例7]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21、図22、図23で説
明する。
[Embodiment 7] In this embodiment, the TFT of the present invention is used.
A semiconductor device incorporating an active matrix liquid crystal display device using circuits will be described with reference to FIGS. 21, 22, and 23. FIG.

【0129】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21と図22
に示す。
Such semiconductor devices include portable information terminals (electronic notebooks, mobile computers, mobile phones, etc.), video cameras, still cameras, personal computers,
TV and the like. Examples of these are shown in FIGS. 21 and 22.
Shown in

【0130】図21(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。本願発明は音声出力部900
2、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. 21A 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 is an audio output unit 900
2. The present invention can be applied to a display device 9004 including an audio input unit 9003 and an active matrix substrate.

【0131】図21(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。本願発明は及びアクティブマトリ
クス基板を備えた表示装置9102、受像部9106に
適用することができる。
FIG. 21B 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 can be applied to the display device 9102 and the image receiving unit 9106 each including the active matrix substrate.

【0132】図21(C)はモバイルコンピュータ或い
は携帯型情報端末であり、本体9201、カメラ部92
02、受像部9203、操作スイッチ9204、表示装
置9205で構成されている。本願発明は受像部920
3、及びアクティブマトリクス基板を備えた表示装置9
205に適用することができる。
FIG. 21C shows a mobile computer or a portable information terminal.
02, an image receiving section 9203, operation switches 9204, and a display device 9205. The present invention relates to an image receiving unit 920.
3 and display device 9 including active matrix substrate
205 can be applied.

【0133】図21(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。本願発明は表示装置9302に
適用することができる。また、表示されていないが、そ
の他の駆動回路に使用することもできる。
FIG. 21D shows a head-mounted display, which comprises a main body 9301, a display device 9302, and an arm portion 9303. The present invention can be applied to the display device 9302. Although not shown, it can be used for other driving circuits.

【0134】図21(E)はテレビであり、本体940
1、スピーカー9402、表示装置9403、受信装置
9404、増幅装置9405等で構成される。実施例5
で示す液晶表示装置や、実施例6または7で示すEL表
示装置は表示装置9403に適用することができる。
FIG. 21E shows a television set having a main body 940.
1, a speaker 9402, a display device 9403, a receiving device 9404, an amplifying device 9405, and the like. Example 5
The liquid crystal display device shown by, and the EL display device shown by Embodiment 6 or 7 can be applied to the display device 9403.

【0135】図21(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. 21F 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.

【0136】図22(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. 22A 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.

【0137】図22(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(Di
gtial 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. 22B shows a player using a recording medium on which a program is recorded (hereinafter, referred to as a recording medium). The main body 9701, the display device 9702, and the speaker 97
03, a recording medium 9704, and operation switches 9705. This device uses a DVD (Di) as a recording medium.
It is possible to watch music, watch a movie, play a game, or use the Internet by using a CD (g. Versatile Disc) or a CD.

【0138】図22(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. 22C shows a digital camera, which includes a main body 9801, a display device 9802, an eyepiece 9803, operation switches 9804, and an image receiving unit (not shown).

【0139】図23(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駆動回路に適用す
ることができる。
FIG. 23A 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 driving circuits.

【0140】図23(B)はリア型プロジェクターであ
り、本体3701、投射装置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
置やその他の駆動回路に適用することができる。
FIG. 23B shows a rear type projector, which includes a main body 3701, a projection 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 driving circuits.

【0141】なお、図23(C)は、図23(A)及び
図23(B)中における投射装置3601、3702の
構造の一例を示した図である。投射装置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23(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. 23C is a diagram showing an example of the structure of the projection devices 3601 and 3702 in FIGS. 23A and 23B. Projection 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.

【0142】また、図23(D)は、図23(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3811、光源3812、レンズアレイ3813、3
814、偏光変換素子3815、集光レンズ3816で
構成される。なお、図23(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. 23D is a diagram showing an example of the structure of the light source optical system 3801 in FIG. 23C. In this embodiment, the light source optical system 3801 includes a reflector 3811, a light source 3812, a lens array 3813,
814, a polarization conversion element 3815, and a condenser lens 3816. Note that the light source optical system shown in FIG. 23D 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.

【0143】また、本発明はその他にも、イメージセン
サやEL型表示素子に適用することも可能である。この
ように、本願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。
In addition, the present invention can be applied to an image sensor and an EL display device. 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.

【0144】[実施例8]本発明の有効性を確認するた
め、非金属元素(B、Si、P、As、He、Ne、A
r、Kr、Xeから選ばれた1種または複数種)のう
ち、アルゴン(Ar)を用い、以下の実験を行った。
Example 8 In order to confirm the effectiveness of the present invention, nonmetallic elements (B, Si, P, As, He, Ne, A
The following experiment was performed using argon (Ar) among one or more selected from r, Kr, and Xe).

【0145】半導体膜は50nmの非晶質シリコン膜に1
0ppmの酢酸ニッケル含有水溶液を塗布した後、500
℃にて1時間の脱水素処理と、550℃にて4時間の加
熱処理により結晶化させた結晶質半導体膜を用いた。こ
の結晶化半導体膜をパターニングした後、90nmの酸
化珪素膜を形成した。そして、ゲッタリングサイトにリ
ンをイオンドープ法で注入した試料、リンを注入した後
にアルゴンを注入した試料、アルゴンのみを注入した試
料をそれぞれ作製し、これらを比較評価した。この時、
リンの注入条件は、水素で希釈された5%のPH3を用
い、加速電圧80keV、ドーズ量1.5×1015/cm2
した。注入に要する時間は約8分であり、結晶質半導体
膜には平均濃度で2×1020/cm3のリンを注入すること
ができる。一方、アルゴンは90keVの加速電圧で、2
×1015または4×1015/cm2のドーズ量で注入した。
アルゴンは99.9999%以上のものを用い、注入に
要する時間は1〜2分でよかった。
The semiconductor film is formed on a 50 nm amorphous silicon film by one step.
After applying an aqueous solution containing 0 ppm nickel acetate, 500 ppm
A crystalline semiconductor film crystallized by a dehydrogenation treatment at 1 ° C. for 1 hour and a heat treatment at 550 ° C. for 4 hours was used. After patterning this crystallized semiconductor film, a 90 nm silicon oxide film was formed. Then, a sample in which phosphorus was injected into the gettering site by the ion doping method, a sample in which argon was injected after phosphorus was injected, and a sample in which only argon was injected were prepared, and these were comparatively evaluated. At this time,
The phosphorus implantation conditions were 5% PH 3 diluted with hydrogen, an acceleration voltage of 80 keV, and a dose of 1.5 × 10 15 / cm 2 . The time required for the implantation is about 8 minutes, and phosphorus having an average concentration of 2 × 10 20 / cm 3 can be implanted into the crystalline semiconductor film. On the other hand, argon is 90 keV acceleration voltage and 2
The implantation was performed at a dose of × 10 15 or 4 × 10 15 / cm 2 .
Argon used was 99.9999% or more, and the time required for the injection was preferably 1 to 2 minutes.

【0146】ゲッタリングは窒素雰囲気中、550℃に
て4時間の加熱処理をもって行った。ゲッタリング後、
酸化珪素膜を除去した後、FPMで処理した。ゲッタリ
ングの効果は、結晶質半導体膜の被ゲッタリング領域に
おけるエッチピットの数により確認した。即ち、添加し
たニッケルの大部分はニッケルシリサイドとして結晶質
半導体膜に残存するが、これはFPM(フッ酸、過酸化
水素水、純水の混合液)によりエッチングされることが
知られている。従って、被ゲッタリング領域をFPMで
処理してエッチピットの有無を確認することにより、ゲ
ッタリングの効果を確認することができる。この場合、
エッチピットの数が少ない程、ゲッタリングの効果が高
いことを意味する。図25にエッチピットが形成された
試料の簡略図を示す。なお、図25中、ドープ領域10
401とはアルゴンまたはリンが添加された領域を示し
ている。ゲッタリングされた領域(被ゲッタリング領
域)10402に存在するエッチピット10403の数
を光学顕微鏡で見ながらカウントしてエッチピット密度
を得た。
The gettering was performed by heat treatment at 550 ° C. for 4 hours in a nitrogen atmosphere. After gettering,
After removing the silicon oxide film, the substrate was treated with FPM. The gettering effect was confirmed by the number of etch pits in the gettering region of the crystalline semiconductor film. That is, it is known that most of the added nickel remains in the crystalline semiconductor film as nickel silicide, but this is etched by FPM (a mixed solution of hydrofluoric acid, hydrogen peroxide, and pure water). Therefore, the effect of gettering can be confirmed by processing the gettered region with FPM and confirming the presence or absence of an etch pit. in this case,
The smaller the number of etch pits, the higher the gettering effect. FIG. 25 shows a simplified view of a sample in which an etch pit has been formed. In FIG. 25, the doped region 10
Reference numeral 401 denotes a region to which argon or phosphorus is added. The number of etch pits 10403 present in the gettered region (gettered region) 10402 was counted while observing with an optical microscope to obtain an etch pit density.

【0147】図24にその結果を示す。図24におい
て、Pと示した試料は、リンのみを添加した試料であ
り、この試料のリンの注入条件は、水素で希釈された5
%のPH3を用い、加速電圧80keV、ドーズ量1.5×
1015/cm2とした。また、図24において、P+Ar
(1min)と示した試料は、リンとアルゴンとを添加
した試料であり、この試料のリンの注入条件は、水素で
希釈された5%のPH3を用い、加速電圧80keV、ドー
ズ量1.5×1015/cm2とし、アルゴンの注入条件は、
90keVの加速電圧で、2×1015/cm2のドーズ量と
し、アルゴンの注入に要する時間を1分とした。また、
図24において、P+Ar(2min)と示した試料
は、リンとアルゴンとを添加した試料であり、この試料
のリンの注入条件は、水素で希釈された5%のPH3
用い、加速電圧80keV、ドーズ量1.5×1015/cm2
とし、アルゴンの注入条件は、90keVの加速電圧で、
4×1015/cm 2のドーズ量とし、アルゴンの注入に要す
る時間を2分としたものである。また、図24におい
て、Arと示した試料は、アルゴンのみを添加した試料
であり、この試料のアルゴンの注入条件は、90keVの
加速電圧で、2×1015/cm2のドーズ量とした。
FIG. 24 shows the result. FIG. 24
The sample indicated by P is a sample to which only phosphorus was added.
Therefore, the phosphorus injection condition of this sample was 5 μl diluted with hydrogen.
% PHThreeUsing an acceleration voltage of 80 keV and a dose of 1.5 ×
10Fifteen/cmTwoAnd In FIG. 24, P + Ar
For the sample indicated as (1 min), phosphorus and argon were added.
The phosphorus injection condition for this sample was hydrogen
5% PH dilutedThreeAt an accelerating voltage of 80 keV
1.5 × 10Fifteen/cmTwoAnd argon injection conditions are:
2 × 10 at 90 keV accelerating voltageFifteen/cmTwoDose and
The time required for argon injection was set to 1 minute. Also,
In FIG. 24, a sample indicated as P + Ar (2 min)
Is a sample to which phosphorus and argon are added.
Phosphorus injection conditions are 5% PH diluted with hydrogenThreeTo
Used, acceleration voltage 80 keV, dose 1.5 × 10Fifteen/cmTwo
The argon injection conditions were 90 keV acceleration voltage,
4 × 10Fifteen/cm TwoDose required for argon injection
The time taken was 2 minutes. Also, in FIG.
Where Ar is a sample to which only argon is added.
The argon injection condition of this sample was 90 keV
2 × 10 at accelerating voltageFifteen/cmTwoDose.

【0148】図24の実験結果より、リンのみを添加し
た試料が3.5×10-3個/μm2のエッチピット密度で
あるのに対し、アルゴンを添加してゲッタリングした試
料はエッチピットの数は5×10-4個/μm2以下であ
り、その数が極端に減少していることが解る。この結果
は、アルゴンを注入することによりゲッタリングの効果
が極端に高められることを意味し、本発明の非金属元素
(B、Si、P、As、He、Ne、Ar、Kr、Xe
から選ばれた1種または複数種)を用いたゲッタリング
が極めて有効であることを示している。
According to the experimental results shown in FIG. 24, the sample to which only phosphorus was added had an etch pit density of 3.5 × 10 −3 / μm 2 , whereas the sample to which gettering was performed by adding argon was used. Is less than 5 × 10 −4 / μm 2 , and it can be seen that the number is extremely reduced. This result means that the effect of gettering is extremely enhanced by injecting argon, and the nonmetallic elements (B, Si, P, As, He, Ne, Ar, Kr, and Xe) of the present invention are obtained.
Gettering using one or more kinds selected from (1) is extremely effective.

【0149】[0149]

【発明の効果】本発明により、珪素を主成分とする結晶
質半導体薄膜に含まれる金属をゲッタリングする際の、
ゲッタリングの効率および効果のうち少なくともひとつ
を改善する。本明細書において、ゲッタリングの効率を
改善するとは、素子活性領域に含まれる金属の量を軽減
するための熱供給量(=温度×時間)を少なくすること
とする。また、本明細書のおいて、ゲッタリングの効果
を改善するとは、熱供給量が同じであっても、素子活性
領域の被ゲッタリング金属の残留量をより少なくするこ
ととする。
According to the present invention, when gettering a metal contained in a crystalline semiconductor thin film containing silicon as a main component,
Improve at least one of gettering efficiency and effectiveness. In this specification, improving the gettering efficiency means reducing the heat supply amount (= temperature × time) for reducing the amount of metal contained in the element active region. In this specification, improving the effect of gettering means reducing the remaining amount of the gettering metal in the element active region even when the heat supply amount is the same.

【0150】[0150]

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

【図1】本発明の半導体薄膜の結晶化とゲッタリングの
模式図。
FIG. 1 is a schematic view of crystallization and gettering of a semiconductor thin film of the present invention.

【図2】本発明のゲッタリングの際に形成する、半導体
薄膜と酸化珪素膜の島状物の模式図。
FIG. 2 is a schematic view of an island-like object of a semiconductor thin film and a silicon oxide film formed at the time of gettering of the present invention.

【図3】本発明のゲッタリングの際に形成する、半導体
薄膜と酸化珪素膜の島状物の模式図。
FIG. 3 is a schematic view of islands of a semiconductor thin film and a silicon oxide film formed during gettering of the present invention.

【図4】 画素TFT、駆動回路のTFTの作製工程を
示す断面図。
FIG. 4 is a cross-sectional view illustrating a manufacturing process of a pixel TFT and a TFT of a driver circuit.

【図5】 画素TFT、駆動回路のTFTの作製工程を
示す断面図。
FIG. 5 is a cross-sectional view illustrating a manufacturing process of a pixel TFT and a TFT of a driver circuit.

【図6】 画素TFT、駆動回路のTFTの作製工程を
示す断面図。
FIG. 6 is a cross-sectional view illustrating a manufacturing process of a pixel TFT and a TFT of a driver circuit.

【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】 駆動回路のTFTと画素TFTの構造を示す
上面図。
FIG. 8 is a top view illustrating a structure of a driving circuit TFT and a pixel TFT.

【図9】 駆動回路のTFTと画素TFTの構造を示す
断面図。
FIG. 9 is a cross-sectional view illustrating a structure of a TFT and a pixel TFT of a driving 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】 アクティブマトリクス型液晶表示装置の作
製工程を示す断面図。
FIG. 12 is a cross-sectional view illustrating a manufacturing process of an active matrix liquid crystal display device.

【図13】 アクティブマトリクス型液晶表示装置の構
成を示す断面図。
FIG. 13 is a cross-sectional view illustrating a configuration of an active matrix liquid crystal display device.

【図14】 液晶表示装置の入力端子、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. 14 is a top view illustrating input terminals, wiring, circuit arrangement, spacers, and sealants of a liquid crystal display device.

【図15】 液晶表示装置の構成を説明する斜視図。FIG. 15 is a perspective view illustrating a structure of a liquid crystal display device.

【図16】 画素部の画素を示す上面図。FIG. 16 is a top view illustrating a pixel in a pixel portion.

【図17】 EL表示装置の構造を示す上面図及び断面
図。
17A and 17B are a top view and a cross-sectional view illustrating a structure of an EL display device.

【図18】 EL表示装置の画素部の断面図。FIG. 18 is a cross-sectional view of a pixel portion of an EL display device.

【図19】 EL表示装置の画素部の上面図と回路図。FIG. 19 is a top view and a circuit diagram of a pixel portion of an EL display device.

【図20】 EL表示装置の画素部の回路図の例。FIG. 20 is an example of a circuit diagram of a pixel portion of an EL display device.

【図21】 半導体装置の一例を示す図。FIG. 21 illustrates an example of a semiconductor device.

【図22】 半導体装置の一例を示す図。FIG. 22 illustrates an example of a semiconductor device.

【図23】 プロジェクターの一例を示す図。FIG. 23 illustrates an example of a projector.

【図24】 ゲッタリング後のFPM処理により観察さ
れるエッチピット密度(個/μm2)を示すグラフ。
FIG. 24 is a graph showing etch pit density (pieces / μm 2 ) observed by FPM processing after gettering.

【図25】 ゲッタリング後のFPM処理により観察さ
れるエッチピットを示す簡略図。
FIG. 25 is a simplified diagram showing etch pits observed by FPM processing after gettering.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10101…絶縁膜基板。ガラス基板、石英基板など。 10102…珪素を主成分とする非晶質構造を有する半
導体薄膜 10103…酢酸Ni水溶液 10104…島状の絶縁膜 10106…非金属元素または該非金属元素のイオンが
添加された領域 10107…珪素を主成分とする結晶質半導体薄膜 10108…非金属元素または非金属元素のイオンが添
加された領域と添加されない領域との境界面。 10109…非金属元素または該非金属元素のイオンが
添加された領域 10110…Niが移動する方向 10201…島状の絶縁膜 10202…珪素を主成分とする結晶質半導体薄膜の表
面と平行な面 10203…珪素を主成分とする結晶質半導体薄膜の表
面 10204…非金属元素または該非金属元素のイオンが
添加された領域 10205…非金属元素または該非金属元素のイオンが
添加された領域 10206…珪素を主成分とする結晶質半導体薄膜 10207…絶縁膜基板。ガラス基板、石英基板など。 10208…珪素を主成分とする結晶質半導体薄膜の表
面と平行な面に対する島状の絶縁膜の形状。 10301…島状の絶縁膜 10302…珪素を主成分とする結晶質半導体薄膜 10303…絶縁膜基板。ガラス基板、石英基板など。
10101: insulating film substrate. Glass substrate, quartz substrate, etc. Reference numeral 10102: a semiconductor thin film having an amorphous structure containing silicon as a main component 10103: an aqueous solution of Ni acetate 10104: an island-like insulating film 10106: a non-metal element or a region to which ions of the non-metal element are added 10107: silicon as a main component A crystalline semiconductor thin film 10108: a boundary surface between a region to which a nonmetallic element or ions of a nonmetallic element is added and a region to which no ion is added. Reference numeral 10109: a region to which a nonmetal element or ions of the nonmetal element are added 10110: a direction in which Ni moves 10201: an island-shaped insulating film 10202: a surface parallel to the surface of the crystalline semiconductor thin film containing silicon as a main component 10203: Surface of a crystalline semiconductor thin film containing silicon as a main component 10204: A region to which a nonmetallic element or ions of the nonmetallic element is added 10205: A region to which a nonmetallic element or ions of the nonmetallic element is added 10206: Silicon as a main component A crystalline semiconductor thin film 10207: an insulating film substrate. Glass substrate, quartz substrate, etc. 10208: The shape of the island-shaped insulating film with respect to a plane parallel to the surface of the crystalline semiconductor thin film containing silicon as a main component. 10301: island-shaped insulating film 10302: crystalline semiconductor thin film containing silicon as a main component 10303: insulating film substrate. Glass substrate, quartz substrate, etc.

フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H01L 21/336 H01L 29/78 627G Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat II (Reference) H01L 21/336 H01L 29/78 627G

Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】珪素を主成分とする非晶質構造を有する半
導体薄膜を形成する工程と、前記非晶質構造を有する半
導体薄膜に金属を添加する工程と、前記非晶質構造を有
する半導体薄膜を、第1の加熱処理により珪素を主成分
とする結晶質半導体薄膜を形成する工程と、島状の絶縁
膜を形成する工程と、前記島状の絶縁膜をマスクとし
て、非金属元素または該非金属元素のイオンを前記結晶
質半導体薄膜に添加して、前記結晶質半導体薄膜に非金
属元素または該非金属元素のイオンが添加された領域を
形成する工程と、前記結晶質半導体薄膜に第2の加熱処
理をして、前記非金属元素または該非金属元素のイオン
が添加された領域に前記金属をゲッタリングする工程と
を有し、前記結晶質半導体薄膜の表面と平行な面に対す
る前記島状の絶縁膜の形状が頂点の数n(n>20)個
を有する多角形であって、かつ該頂点のうち内角が18
0度以上である頂点の数m(m>8)個を有する多角形
であることを特徴とする半導体装置の作製方法。
1. A step of forming a semiconductor thin film having an amorphous structure containing silicon as a main component, a step of adding a metal to the semiconductor thin film having an amorphous structure, and a step of forming a semiconductor having the amorphous structure. Forming a crystalline semiconductor thin film containing silicon as a main component by a first heat treatment, forming an island-shaped insulating film, and using the island-shaped insulating film as a mask to form a non-metallic element or Adding the ions of the non-metallic element to the crystalline semiconductor thin film to form a non-metallic element or a region to which the ions of the non-metallic element are added in the crystalline semiconductor thin film; Heat-treating to getter the metal in a region to which the non-metallic element or the ion of the non-metallic element is added, wherein the island-like shape with respect to a plane parallel to the surface of the crystalline semiconductor thin film is provided. Insulation film Shape is a polygonal shape having a number n (n> 20) number of vertices, and the interior angle of the apex 18
A method for manufacturing a semiconductor device, which is a polygon having a number m (m> 8) of vertices of 0 ° or more.
【請求項2】請求項1において、前記金属はニッケル
(Ni)、コバルト(Co)、パラジウム(Pd)、白金(P
t)、銅(Cu)であることを特徴とする半導体装置の作
製方法。
2. The method according to claim 1, wherein the metal is nickel.
(Ni), cobalt (Co), palladium (Pd), platinum (P
t) copper (Cu).
【請求項3】請求項1において、前記第1の加熱処理は
400℃以上700℃以下であることを特徴とする半導
体装置の作製方法。
3. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the first heat treatment is performed at a temperature higher than or equal to 400.degree.
【請求項4】請求項1において、前記非金属元素または
非金属元素イオンはボロン(B)、珪素(Si)、燐
(P)、ヒ素(As)、ヘリウム(He)、ネオン(N
e)、アルゴン(Ar)、クリプトン(Kr)、キセノ
ン(Xe)から選ばれた1種または複数種であることを
特徴とする半導体装置の作製方法。
4. The method according to claim 1, wherein said non-metallic element or non-metallic element ion is boron (B), silicon (Si), phosphorus (P), arsenic (As), helium (He), neon (N
e) one or more selected from argon (Ar), krypton (Kr), and xenon (Xe).
【請求項5】請求項1において、前記第2の加熱処理は
400℃以上1000℃以下であることを特徴とする半
導体装置の作製方法。
5. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the second heat treatment is performed at a temperature higher than or equal to 400 ° C. and lower than or equal to 1000 ° C.
【請求項6】珪素を主成分とする非晶質構造を有する半
導体薄膜を形成する工程と、前記非晶質構造を有する半
導体薄膜に金属を添加する工程と、前記非晶質構造を有
する半導体薄膜を、第1の加熱処理により珪素を主成分
とする結晶質半導体薄膜を形成する工程と、島状の絶縁
膜を形成する工程と、前記島状の絶縁膜をマスクとし
て、非金属元素または該非金属元素のイオンを前記結晶
質半導体薄膜に添加して、前記結晶質半導体薄膜に非金
属元素または該非金属元素のイオンが添加された領域を
形成する工程と、前記結晶質半導体薄膜に第2の加熱処
理をして、前記非金属元素または該非金属元素のイオン
が添加された領域に前記金属をゲッタリングする工程と
を有することを特徴とする半導体装置の作製方法。
6. A step of forming a semiconductor thin film having an amorphous structure containing silicon as a main component, a step of adding a metal to the semiconductor thin film having the amorphous structure, and a step of forming a semiconductor having the amorphous structure. Forming a crystalline semiconductor thin film containing silicon as a main component by a first heat treatment, forming an island-shaped insulating film, and using the island-shaped insulating film as a mask to form a non-metallic element or Adding the ions of the non-metallic element to the crystalline semiconductor thin film to form a non-metallic element or a region to which the ions of the non-metallic element are added in the crystalline semiconductor thin film; And b. Heat-treating the metal to getter the metal in a region to which the non-metallic element or ions of the non-metallic element are added.
【請求項7】請求項6において、前記金属はニッケル
(Ni)、コバルト(Co)、パラジウム(Pd)、白金(P
t)、銅(Cu)であることを特徴とする半導体装置の作
製方法。
7. The method according to claim 6, wherein the metal is nickel.
(Ni), cobalt (Co), palladium (Pd), platinum (P
t) copper (Cu).
【請求項8】請求項6において、前記非金属元素または
非金属元素イオンはボロン(B)、珪素(Si)、燐
(P)、ヒ素(As)、ヘリウム(He)、ネオン(N
e)、アルゴン(Ar)、クリプトン(Kr)、キセノ
ン(Xe)から選ばれた1種または複数種であることを
特徴とする半導体装置の作製方法。
8. The method according to claim 6, wherein said non-metallic element or non-metallic element ion is boron (B), silicon (Si), phosphorus (P), arsenic (As), helium (He), neon (N
e) one or more selected from argon (Ar), krypton (Kr), and xenon (Xe).
【請求項9】請求項8において、前記アルゴンは前記結
晶質半導体薄膜に90keVの加速電圧で、かつ2×10
15/cm2のドーズ量で添加されることを特徴とする半
導体装置の作製方法。
9. The method according to claim 8, wherein said argon is applied to said crystalline semiconductor thin film at an acceleration voltage of 90 keV and 2 × 10
A method for manufacturing a semiconductor device, which is added at a dose of 15 / cm 2 .
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