JP2001281694A - Semiconductor device and method of manufacture for the same - Google Patents

Semiconductor device and method of manufacture for the same

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JP2001281694A
JP2001281694A JP2000090389A JP2000090389A JP2001281694A JP 2001281694 A JP2001281694 A JP 2001281694A JP 2000090389 A JP2000090389 A JP 2000090389A JP 2000090389 A JP2000090389 A JP 2000090389A JP 2001281694 A JP2001281694 A JP 2001281694A
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徹 高山
Shunpei Yamazaki
舜平 山崎
Keiji Sato
恵司 佐藤
Kengo Akimoto
健吾 秋元
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To enhance operational characteristics and reliability of a semiconductor device, and to realize the improvement of a yield by suppressing the generation of corrosion which is called electric corrosion at the time of forming a metal wiring and a transparent electrode. SOLUTION: A wiring material has a three or more layered structure, consisting of a thin-film layer consisting of oxidation resistant metal, a thin-film layer formed thereon and consisting of or essentially of aluminum and 9 thin- film layer formed thereon and consisting of oxidation resistant metal and metal oxide is used for transparent electrode material. After the wiring is formed, an oxygen plasma treating method and a thermal oxidation treating method are used.

Description

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

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は絶縁表面を有する基
板上に薄膜トランジスタ(以下、TFTと記す)で構成
された回路を有する半導体装置およびその作製方法に関
する。特に本発明は、画素部とその周辺に設けられる駆
動回路を同一の基板上に設けた液晶表示装置に代表され
る電気光学装置、および電気光学装置を搭載した電子機
器に好適に利用できる技術を提供する。尚、本明細書に
おいて半導体装置とは、半導体特性を利用することで機
能する装置全般を指し、上記電気光学装置およびその電
気光学装置を搭載した電子機器をその範疇に含んでい
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device having a circuit formed of thin film transistors (hereinafter, referred to as TFTs) on a substrate having an insulating surface, and a method for manufacturing the same. In particular, the present invention relates to an electro-optical device typified by a liquid crystal display device in which a pixel portion and a driver circuit provided therearound are provided on the same substrate, and a technology that can be suitably used for an electronic device equipped with the electro-optical device. provide. In this specification, a semiconductor device generally refers to a device that functions by utilizing semiconductor characteristics, and includes the above-described electro-optical device and an electronic device including the electro-optical device in its category.

【0002】[0002]

【従来の技術】アクティブマトリクス型の液晶表示装置
に代表される電気光学装置において、スイッチング素子
や能動回路を、TFTを用いて構成する技術が開発され
ている。TFTはガラスなどの基板上に気相成長法など
により半導体膜を形成し、その半導体膜を活性層として
形成する。半導体膜にはシリコンまたはシリコン・ゲル
マニウムなどシリコンを主成分とする材料が好適に用い
られている。このような半導体膜はその作製法により、
シリコン膜や多結晶シリコンに代表される結晶質シリコ
ン膜などに分類することができた。
2. Description of the Related Art In an electro-optical device typified by an active matrix type liquid crystal display device, a technique has been developed in which a switching element and an active circuit are formed using TFTs. In a TFT, a semiconductor film is formed over a substrate such as glass by a vapor deposition method or the like, and the semiconductor film is formed as an active layer. For the semiconductor film, a material mainly containing silicon such as silicon or silicon / germanium is preferably used. Such a semiconductor film is formed by the manufacturing method.
They could be classified into silicon films and crystalline silicon films represented by polycrystalline silicon.

【0003】非晶質半導体(代表的には非晶質シリコ
ン)膜を活性層としたTFTは、非晶質構造などに起因
する電子物性的要因から、数cm2/Vsec以上の電界効果移
動度を得ることは不可能であった。そのために、アクテ
ィブマトリクス型の液晶表示装置においては、画素部に
おいて液晶を駆動するためのスイッチング素子(画素T
FT)として使用することはできても、画像表示を行う
ための駆動回路を形成することは不可能であった。従っ
て、駆動回路はTAB(Tape Automated Bonding)方式
やCOG(Chip on Glass)方式を使ってドライバIC
などを実装する技術が用いられていた。
A TFT using an amorphous semiconductor (typically amorphous silicon) film as an active layer has a field effect transfer of several cm 2 / Vsec or more due to electronic physical factors caused by an amorphous structure or the like. It was impossible to get a degree. For this reason, in an active matrix type liquid crystal display device, a switching element (pixel T) for driving liquid crystal in a pixel portion is used.
Although it can be used as FT), it has not been possible to form a drive circuit for displaying images. Therefore, the driver circuit uses a TAB (Tape Automated Bonding) method or a COG (Chip on Glass) method to drive ICs.
Techniques for implementing such methods have been used.

【0004】一方、結晶構造を含む半導体(以下、結晶
質半導体と記す)膜(代表的には、結晶質シリコン或い
は多結晶シリコン)を活性層としたTFTでは、高い電
界効果移動度が得られることから各種の機能回路を同一
のガラス基板上に形成することが可能となり、画素TF
Tの他に駆動回路においてシフトレジスタ回路、レベル
シフタ回路、バッファ回路、サンプリング回路などを実
現することができた。このような回路は、nチャネル型
TFTとpチャネル型TFTとから成るCMOS回路を
基本として形成されていた。このような駆動回路の実装
技術が根拠となり、液晶表示装置において軽量化および
薄型化を推進するためには、画素部の他に駆動回路を同
一基板上に一体形成できる結晶質半導体層を活性層とす
るTFTが適していることが明らかとなってきた。
On the other hand, in a TFT using a semiconductor film having a crystal structure (hereinafter, referred to as a crystalline semiconductor) film (typically, crystalline silicon or polycrystalline silicon) as an active layer, high field-effect mobility can be obtained. Therefore, various functional circuits can be formed on the same glass substrate, and the pixel TF
In addition to T, a shift register circuit, a level shifter circuit, a buffer circuit, a sampling circuit, and the like can be realized in a driving circuit. Such a circuit has been formed based on a CMOS circuit composed of an n-channel TFT and a p-channel TFT. Based on the mounting technology of such a driving circuit, in order to promote a reduction in the weight and thickness of a liquid crystal display device, a crystalline semiconductor layer in which a driving circuit in addition to a pixel portion can be integrally formed on the same substrate is used as an active layer. It has become clear that the TFT described above is suitable.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】TFTの特性から比較
すると結晶質半導体層を活性層に適用した方が優れてい
るが、画素TFTの他に各種回路に対応したTFTを作
製するためには、その製造工程が複雑なものとなり工程
数が増加してしまう問題があった。工程数の増加は製造
コストの増加要因になるばかりか、製造歩留まりを低下
させる原因となることは明らかである。
From the viewpoint of the characteristics of the TFT, it is better to apply a crystalline semiconductor layer to the active layer. There is a problem that the manufacturing process becomes complicated and the number of processes increases. It is clear that an increase in the number of steps not only causes an increase in manufacturing cost, but also causes a reduction in manufacturing yield.

【0006】製造コストの低減および歩留まりを実現す
るためには、工程数を削減することが一つの手段として
適用できる。ここでは具体的に、TFTの製造に要する
フォトマスクの枚数の削減をとりあげる。フォトマスク
はフォトリソグラフィーの技術において、エッチング工
程のマスクとするレジストパターンを基板上に形成する
ために用いる。従って、フォトマスクを1枚使用するこ
とは、その前後の工程において、被膜の成膜およびエッ
チングなどの工程の他に、レジスト剥離、洗浄や乾燥工
程などが付加され、フォトリソグラフィーの工程におい
ても、レジスト塗布、プレベーク、露光、現像、ポスト
ベークなどの煩雑な工程が行われることを意味する。
[0006] In order to reduce the manufacturing cost and achieve the yield, reducing the number of steps can be applied as one means. Here, specifically, the reduction of the number of photomasks required for manufacturing a TFT will be described. A photomask is used in a photolithography technique to form a resist pattern used as a mask in an etching step on a substrate. Therefore, the use of a single photomask means that, in addition to the steps of film formation and etching in the preceding and subsequent steps, a resist peeling, cleaning, drying step, and the like are added, and in the photolithography step, It means that complicated processes such as resist coating, pre-baking, exposure, development, and post-baking are performed.

【0007】図20(a)に従来のTFT構造の全体図
を示す。このTFT構造は、透明電極を用いたアクティ
ブマトリクス基板に用いられている。このアクティブマ
トリクス基板を用いれば、透過型の液晶表示装置を作製
することができる。このTFT構造において、配線と、
透明電極の接触に注目する。ここでは、透明電極は配線
の上より折り重なるように接触している。これをダイレ
クトコンタクト構造と以後呼ぶことにする。ダイレクト
コンタクト構造の利点は、配線の上に形成した層間膜に
開口部を設け、透明電極を積層し、配線の表面とコンタ
クトをとった場合と比較し、アクリルを積層し、開口部
を設ける工程を省略できることにある。ところが、この
配線材料及び、透明電極材料によっては、電蝕といわれ
る現象がおきる場合がある。電蝕は、複数種の異なる素
材の電極を電解液に浸したとき、イオン化傾向の違い
で、浸した電極が電解液に溶け出すことをいう。アルミ
ニウム(Al)膜と透明電極膜を積層し、パターニン
グ、エッチングする工程中現像液に浸されるが、このと
きの光学顕微鏡写真を図22に示す。図22の右半分に
四角い画素が見えるが、ここで白い部分が電蝕である。
これは微細加工した際、形状の変化による導通不良の原
因となる。
FIG. 20A is an overall view of a conventional TFT structure. This TFT structure is used for an active matrix substrate using a transparent electrode. With this active matrix substrate, a transmission type liquid crystal display device can be manufactured. In this TFT structure, wiring and
Pay attention to the contact of the transparent electrode. Here, the transparent electrode is in contact with the wiring so as to be folded over the wiring. This is hereinafter referred to as a direct contact structure. The advantage of the direct contact structure is that a step of providing an opening in an interlayer film formed on a wiring, laminating a transparent electrode, and contacting the surface of the wiring with acrylic, and providing an opening. Can be omitted. However, depending on the wiring material and the transparent electrode material, a phenomenon called electrolytic corrosion may occur. Electrolytic corrosion means that when electrodes of a plurality of different materials are immersed in an electrolytic solution, the immersed electrodes dissolve into the electrolytic solution due to a difference in ionization tendency. An aluminum (Al) film and a transparent electrode film are laminated, immersed in a developing solution during a patterning and etching process, and an optical microscope photograph at this time is shown in FIG. A square pixel can be seen in the right half of FIG. 22, where the white portion is electrolytic corrosion.
This causes conduction failure due to a change in the shape when fine processing is performed.

【0008】本願発明はこの問題点を解決するための技
術であり、TFTを用いて作製するアクティブマトリク
ス型の液晶表示装置に代表される電気光学装置ならびに
半導体装置において、TFTの構造及び材料を適切なも
のとすることにより、歩留まりの向上を実現することを
目的としている。
The present invention is a technique for solving this problem. In an electro-optical device and a semiconductor device typified by an active matrix type liquid crystal display device manufactured using a TFT, the structure and material of the TFT are appropriately adjusted. It is intended to realize an improvement in yield by adopting such a structure.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本願発明は、前記電蝕の
発生を防止するための、配線材料の構造を決め、またそ
の作製方法を検討したものである。すなわち前記構造に
おいて、配線材料については耐熱性金属からなる薄膜層
と、その上に形成されたアルミニウムもしくはアルミニ
ウムを主成分とする薄膜(以下、Alとも書く)と、そ
の上に形成された耐熱性金属からなる薄膜層と、から成
り、また透明電極材料に金属酸化物を使用することを一
つの特徴とする。前記耐熱性金属は、TiやTiN、C
r、Mo、W、TiWが知られている。前記金属酸化物
はITOが主として知られており、他GZO,AZO,
あるいはインジウム酸化物中に適当な不純物が固溶した
ものがあり、これらも用いることができるが、以下これ
らの金属酸化物を代表してITOと書く。
SUMMARY OF THE INVENTION In the present invention, a structure of a wiring material for preventing the occurrence of the electrolytic corrosion is determined, and a manufacturing method thereof is studied. That is, in the above structure, the wiring material is composed of a thin film layer made of a heat-resistant metal, aluminum or a thin film containing aluminum as a main component (hereinafter also referred to as Al) formed thereon, and a heat-resistant material formed thereon. And a thin film layer made of a metal, and using a metal oxide as a transparent electrode material. The heat-resistant metal is Ti, TiN, C
r, Mo, W, TiW are known. As the metal oxide, ITO is mainly known, and other metal oxides such as GZO, AZO,
Alternatively, there are indium oxides in which appropriate impurities are dissolved in solid form, and these can also be used. Hereinafter, these metal oxides will be referred to as ITO as a representative.

【0010】より適当な条件としては、配線材料につい
ては50〜150nmの厚さのTi膜を形成し、その上に
重ねて窒化チタン(TiN)膜を50〜150nmの厚さ
で形成し、その上に重ねてAl膜を300〜400nmの
厚さで形成し、さらにTi膜または窒化チタン(Ti
N)膜を100〜200nmの厚さで形成して積層構造と
し、また透明電極材料にITOを用いることが望まし
い。ここで使用するTi及びTiN膜厚は、バリアメタ
ルの実用における経験より決め、Alは平坦性と抵抗値
の兼ね合いより決めている。
As a more suitable condition, a Ti film having a thickness of 50 to 150 nm is formed as a wiring material, and a titanium nitride (TiN) film having a thickness of 50 to 150 nm is formed thereon. An Al film is formed to a thickness of 300 to 400 nm on top of this, and then a Ti film or titanium nitride (Ti
N) It is preferable to form a film with a thickness of 100 to 200 nm to form a laminated structure, and to use ITO as a transparent electrode material. The thicknesses of Ti and TiN used here are determined based on practical experience of the barrier metal, and Al is determined based on a balance between flatness and resistance value.

【0011】前記の一例として作製された配線積層構造
(以下、配線とも書く)と透明電極材料の境界部分を図
20(b)に示す。配線は下の層より、Ti膜、窒化チ
タン(TiN)膜、Al膜、Ti膜の順に形成され、透
明電極材料にはITO膜が形成されている。ただし、A
lは、Siが2%固溶したターゲットでスパッタ成膜を
しており、膜中にもSiを含んでいる。この構造が形成
された基板の光学顕微鏡写真を図23に示す。図23は
パターンが明瞭であり、電蝕が起きていない。この構造
で、コンタクトサイズが半径10μmで、このコンタク
トを100個連ねてチェーン状にした回路を製作したと
き、前記回路の両端の電気抵抗は、4.88〜9.00
×104Ωであった。Alの膜厚を変えることで抵抗値の
改善が期待できるが、この値で実用として十分と考えら
れる。すなわち外観、電気特性ともに良好であることが
示される。
FIG. 20B shows a boundary portion between the wiring laminated structure (hereinafter also referred to as wiring) manufactured as an example of the above and the transparent electrode material. The wiring is formed from a lower layer in the order of a Ti film, a titanium nitride (TiN) film, an Al film, and a Ti film, and an ITO film is formed as a transparent electrode material. However, A
1 is formed by sputtering with a target in which 2% of Si forms a solid solution, and the film also contains Si. FIG. 23 shows an optical microscope photograph of the substrate on which this structure is formed. In FIG. 23, the pattern is clear and no electrolytic corrosion has occurred. With this structure, when a circuit having a contact size of 10 μm and a chain of 100 contacts is manufactured, the electric resistance at both ends of the circuit is 4.88 to 9.00.
× 10 4 Ω. Improvement of the resistance value can be expected by changing the film thickness of Al, but this value is considered to be sufficient for practical use. That is, it is shown that both the appearance and the electrical characteristics are good.

【0012】この電蝕の起こらない理由を見出すため、
前記構造のTEM観察を行った。これを図21に示す。
但しTEMの手法上、図21ではITO膜の上より樹脂
が形成されている。図21中の211、212、21
3、214はAl\ITO接触部分、215はTi\I
TO接触部分、216はTi\TiN界面付近、217
はTiN\ITO接触部分、218はTi\ITO接触
部分である。2101はAl膜中、2102はITO膜
中、2103は最上層Ti膜中、2104はTiN膜
中、2105は最下層Ti膜中に位置する。Al\IT
Oの界面に関して、図21中の211〜218における
EDX測定結果を、それぞれ図24〜図32に示す。A
はスペクトル全体図、BはAの一部拡大図である。ま
た、2101〜2105のEDX測定結果を、それぞれ
図31〜図36に示す。Aはスペクトル全体図、BはA
の一部拡大図である。
In order to find out why this electrolytic corrosion does not occur,
The structure was observed by TEM. This is shown in FIG.
However, due to the TEM technique, in FIG. 21, the resin is formed on the ITO film. 211, 212, 21 in FIG.
3, 214 are Al\ITO contact parts, 215 is Ti\I
TO contact portion, 216 near Ti\TiN interface, 217
Is a TiN-ITO contact portion, and 218 is a Ti-ITO contact portion. Reference numeral 2101 denotes an Al film, 2102 denotes an ITO film, 2103 denotes an uppermost Ti film, 2104 denotes a TiN film, and 2105 denotes a lowermost Ti film. Al @ IT
Regarding the interface of O, EDX measurement results at 211 to 218 in FIG. 21 are shown in FIGS. A
Is an entire spectrum view, and B is a partially enlarged view of A. The EDX measurement results of 2101 to 2105 are shown in FIGS. A is the whole spectrum, B is A
FIG.

【0013】TEM写真でAl\ITOの界面に白濁の
ようなものが見られ、変質層が出来ていることがわか
る。図24〜図28では、明らかにOのピークが現れて
おり、変質層が酸化膜であることを示している。また、
前記Al\ITOの界面にはClが検出されている。こ
れは配線形成のためドライエッチングにClプラズマを
使用し、これが膜中に残ったものと考えられる。
[0013] In the TEM photograph, an opaque thing is observed at the interface between Al and ITO, which indicates that an altered layer has been formed. In FIGS. 24 to 28, the O peak clearly appears, indicating that the altered layer is an oxide film. Also,
Cl is detected at the interface of Al @ ITO. It is considered that Cl plasma was used for dry etching to form wiring, and this remained in the film.

【0014】図24〜図27中に示した各ポイントにお
けるEDX測定結果を原子濃度比で表した結果を表1に
示す。
Table 1 shows the results of the EDX measurement at each point shown in FIGS.

【0015】[0015]

【表1】 [Table 1]

【0016】表1において、211〜4(Al\ITO
境界)での酸素濃度に注目すると、2101(Al層)
における濃度より高いことが分かる。測定スポットが小
さいため、濃度に偏りが見られるが、211、213よ
り、酸素濃度が25%以上の部分があると判断できる。
2102(ITO層)では、In濃度が50%、酸素濃
度が40%程度ある。すなわち約5:4で固溶している
とみなされる。
In Table 1, 211-4 (Al @ ITO)
Focusing on the oxygen concentration at the boundary, 2101 (Al layer)
It can be seen that the concentration is higher than that in. Since the measurement spot is small, the concentration is biased. However, from 211 and 213, it can be determined that there is a portion where the oxygen concentration is 25% or more.
2102 (ITO layer) has an In concentration of about 50% and an oxygen concentration of about 40%. That is, it is considered that about 5: 4 forms a solid solution.

【0017】これに対し211〜214でも、Al\I
TO境界に凹凸があるためITOの情報を拾い、Inの
濃度が出ているが、In濃度は2%以下であり、前記酸
素濃度はITOの情報のみからは得られない大きさであ
ることが分かる。酸化層ができる理由としては、Alの
耐酸化性が低いことの他に、ITOスパッタ成膜時に酸
素を流すことから、酸素プラズマと反応しやすいことが
考えられる。また、配線エッチング後に、レジスト除去
等の目的でO2アッシング、すなわち酸素プラズマを用
いた処理を行えば、やはり酸化層を形成することが予想
される。
On the other hand, even in the case of 211 to 214, Al\I
The information of ITO was picked up due to the unevenness at the TO boundary, and the concentration of In was found. However, the In concentration was 2% or less, and the oxygen concentration was too large to be obtained from the information of ITO alone. I understand. The reason why an oxide layer is formed is considered to be that, in addition to the low oxidation resistance of Al, oxygen flows during the ITO sputter deposition, so that it easily reacts with oxygen plasma. Also, if O 2 ashing, that is, a process using oxygen plasma is performed after the wiring etching for the purpose of removing the resist, an oxide layer is expected to be formed.

【0018】一方、TEMの写真から、Ti\ITO界
面には、Al\ITO界面ほど明確な酸化層はできてい
ない。図29のTi\ITO接触部分、図30のTi\
TiN界面付近、図31のTiN\ITOの接触部分は
Oのピークが現れているが、同時にInのピークもかな
り強く現れるため、このOはITOからのものといえ
る。
On the other hand, a TEM photograph shows that a clear oxide layer is not formed at the Ti-ITO interface as much as at the Al-ITO interface. 29. Ti\ITO contact portion in FIG. 29, Ti\ in FIG.
An O peak appears in the vicinity of the TiN interface and in the contact portion of TiN @ ITO in FIG. 31. At the same time, an In peak also appears quite strongly, so this O can be said to be from ITO.

【0019】以上より、Al断面とITOの界面に酸化
層が形成されるが、TiあるいはTiNとITOの界面
には酸化層が形成されにくいため、接触抵抗が低いと考
えられる。前記配線\ITO構造における利点として、
Al\ITO界面の面積の小ささに起因した、電触の起
きにくさが挙げられる。表1の214によると、Inの
濃度は1.6atomic%と、211同様Al\ITO界面
を測定出来ていることがわかるが、酸素濃度は211に
比べ低い。
As described above, an oxide layer is formed at the interface between the Al cross section and ITO, but it is considered that the contact resistance is low because the oxide layer is not easily formed at the interface between Ti or TiN and ITO. Advantages of the above-mentioned wiring / ITO structure include
It is difficult to cause an electric contact due to the small area of the Al-ITO interface. According to 214 in Table 1, the In concentration is 1.6 atomic%, and it can be seen that the Al @ ITO interface can be measured similarly to 211, but the oxygen concentration is lower than 211.

【0020】酸素濃度の高い部分はアルミナであり、A
lより価電子の移動はしにくく、電蝕は起きにくいと考
えられる。ところが、Al\ITO界面の面積が広がる
につれ、酸素濃度の小さいAl\ITO界面の広い個所
ができやすくなり、そこから電蝕が発生すると考えられ
る。それゆえ前記AlとITOを積層した基板は、Al
\ITO界面があまりに広いため、電触が起きたと考え
られる。
The portion having a high oxygen concentration is alumina,
It is considered that valence electrons are less likely to move than 1 and that electrolytic corrosion is less likely to occur. However, as the area of the Al-ITO interface increases, a large portion of the Al-ITO interface having a low oxygen concentration tends to be formed, and it is considered that electrolytic corrosion occurs therefrom. Therefore, the substrate on which Al and ITO are laminated is Al
(4) It is considered that the electrode contact occurred because the ITO interface was too wide.

【0021】電蝕を防止する目的で、Al\ITO境界
の酸化層が充分形成できない場合、配線エッチング後に
酸素プラズマを用いた処理を行い、Al端部を酸化しI
TO形成することで酸化層をつくることが出来る。
If an oxide layer at the boundary between Al and ITO cannot be formed sufficiently for the purpose of preventing electrolytic corrosion, a treatment using oxygen plasma is performed after the wiring is etched to oxidize the Al end portion to remove I.
An oxide layer can be formed by forming TO.

【0022】また、配線をプラズマでエッチングする
際、エッチングガスにClを使用する場合があるが、エ
ッチング終了後にAl端部にClが吸着しているとAl
の腐食が進むためCF4プラズマで処理することがあ
る。このとき、Al端部を酸化させる目的で、O2を添
加させる手段も効果がある。
When the wiring is etched by plasma, Cl may be used as an etching gas.
In some cases, treatment with CF 4 plasma is performed due to the progress of corrosion. At this time, a means for adding O 2 for the purpose of oxidizing the Al end is also effective.

【0023】また、ITO形成時、成膜チャンバーにO
2を流す反応性スパッタ成膜を行う方法が有効である。
普通、スパッタ成膜を行う前には、ターゲットと基板の
間にシャッターを設けプラズマを発生させる、プレスパ
ッタを行う事が多い。このプレスパッタ時間を長めにす
る、あるいはプレスパッタの段階のみO2流量を大きく
することでAl端部に酸化膜を酸化する方法もある。
In addition, when forming ITO, O
A method of performing reactive sputtering film formation in which 2 flows is effective.
Normally, pre-sputtering is often performed before sputtering film formation by providing a shutter between a target and a substrate to generate plasma. There is also a method of oxidizing the oxide film on the Al end by increasing the pre-sputtering time or increasing the O 2 flow rate only in the pre-sputtering stage.

【0024】あるいは、配線にヒロックが出ない温度領
域において、酸素が含まれる雰囲気で、Alに熱酸化膜
を形成する方法も考えられる。前記TEM写真の構造に
おいて、大気中では、400℃において4hrs加熱し
ても、ヒロックは出ないことが確認されている。このよ
うな手段で前記配線\ITO構造を形成すれば、配線に
Alを使用し抵抗を下げつつ、Al\ITO界面の小面
積の絶縁層で電蝕を防止し、Ti(TiN)\ITOで
電気的接触を取ることができる。
Alternatively, a method is conceivable in which a thermal oxide film is formed on Al in an atmosphere containing oxygen in a temperature range where hillocks do not appear in the wiring. In the structure of the TEM photograph, it has been confirmed that hillocks do not appear even when heated at 400 ° C. for 4 hours in the air. If the wiring / ITO structure is formed by such means, while using Al for the wiring and lowering the resistance, a small-area insulating layer at the Al / ITO interface prevents electric corrosion, and Ti (TiN) / ITO is used. Electrical contact can be made.

【0025】このような手段を用い、本発明の構成は、
画素部に設けた画素TFTと、該画素部の周辺に駆動回
路を同一の基板上に設けた半導体装置において、前記画
素部に設けた画素電極は光透過性を有し、層間絶縁膜上
に形成され、少なくとも、前記画素TFTのゲート電極
の上方に設けた層間絶縁膜に設けられた開孔を介して形
成された、前記画素TFTに接続する導電性金属配線と
接続し、前記導電性金属配線は、耐熱性金属からなる薄
膜層と、その上に形成されたアルミニウムもしくはアル
ミニウムを主成分とする薄膜と、その上に形成された耐
熱性金属からなる薄膜層と、から成り、また透明電極材
料に金属酸化物を用い、前記アルミニウムもしくはアル
ミニウムを主成分とする膜と、前記金属酸化物との境界
に、アルミニウム濃度が70atomic%以下であり、酸素
濃度が25atomic%以上である領域が形成されているこ
とを特徴としている。
Using such means, the structure of the present invention is as follows.
In a semiconductor device in which a pixel TFT provided in a pixel portion and a driver circuit provided around the pixel portion over the same substrate, a pixel electrode provided in the pixel portion has a light-transmitting property and is formed on an interlayer insulating film. A conductive metal wiring formed at least through an opening provided in an interlayer insulating film provided above a gate electrode of the pixel TFT, the conductive metal wiring being connected to the pixel TFT; The wiring is composed of a thin film layer made of a heat-resistant metal, a thin film composed mainly of aluminum or aluminum formed thereon, and a thin film layer made of a heat-resistant metal formed thereon, and a transparent electrode. Using a metal oxide as a material, at the boundary between the aluminum or the film containing aluminum as a main component and the metal oxide, the aluminum concentration is 70 atomic% or less and the oxygen concentration is 25 atomic% or more. It is characterized in that a region is formed.

【0026】また、他の発明の構成は、一対の基板間に
液晶を挟持した半導体装置であって、画素部に設けた画
素TFTと、該画素部の周辺に駆動回路とを有する一方
の基板において、前記画素部に設けた画素電極は光透過
性を有し、層間絶縁膜上に形成され、少なくとも、前記
画素TFTのゲート電極の上方に設けた層間絶縁膜に設
けられた開孔を介して形成された、前記画素TFTに接
続する導電性金属配線と接続していて、前記導電性金属
配線は、耐熱性金属からなる薄膜層と、その上に形成さ
れたアルミニウムもしくはアルミニウムを主成分とする
薄膜と、その上に形成された耐熱性金属からなる薄膜層
と、から成り、また透明電極材料に金属酸化物を用い、
前記アルミニウムもしくはアルミニウムを主成分とする
膜と、前記金属酸化物との境界に、アルミニウム濃度が
70atomic%以下であり、酸素濃度が25atomic%以上で
ある領域が形成されており、透明導電膜が形成された他
方の基板と、前記第2の層間絶縁膜とに設けられた開孔
に重ねて形成された少なくとも一つの柱状スペーサを介
して貼合わされていることを特徴としている。
Another aspect of the present invention is a semiconductor device in which liquid crystal is sandwiched between a pair of substrates, wherein one of the substrates includes a pixel TFT provided in a pixel portion and a driving circuit around the pixel portion. In the above, the pixel electrode provided in the pixel portion has a light-transmitting property, is formed on an interlayer insulating film, and passes through at least an opening provided in the interlayer insulating film provided above the gate electrode of the pixel TFT. And a conductive metal wiring connected to the pixel TFT, the conductive metal wiring comprising, as a main component, a thin film layer made of a heat-resistant metal and aluminum or aluminum formed thereon. And a thin film layer made of a heat-resistant metal formed thereon, and using a metal oxide as a transparent electrode material,
A region where the aluminum concentration is 70 atomic% or less and the oxygen concentration is 25 atomic% or more is formed at a boundary between the aluminum or the film containing aluminum as a main component and the metal oxide, and a transparent conductive film is formed. The second substrate and the second interlayer insulating film are bonded to each other via at least one columnar spacer formed so as to overlap an opening provided in the second interlayer insulating film.

【0027】本発明の半導体装置の作製方法に関する構
成は、画素部に設けた画素TFTと、該画素部の周辺に
駆動回路を同一の基板上に設けた半導体装置において、
前記駆動回路のTFTと前記画素TFTとの上方に、層
間絶縁膜を形成する第1の工程と、前記画素TFTに接
続する導電性金属配線を形成する第2の工程と、前記導
電性金属配線と接続する、光透過性を有する画素電極
を、前記層間絶縁膜上に形成する第3の工程を有し、第
2と第3の工程の間には、配線エッチング後に酸素プラ
ズマを用いた処理を行い、あるいは配線をプラズマでエ
ッチングする際、終了処理としてO2を添加する、ある
いは金属酸化物から成る透明導電膜形成時、成膜チャン
バー内において基板を酸素プラズマ雰囲気に曝す、ある
いはスパッタ成膜による前記金属酸化物から成る透明導
電膜形成時、プレスパッタの段階のみO2流量を大きく
し基板を酸素プラズマ雰囲気に曝す、あるいは配線にヒ
ロックが出ない温度領域において、酸素雰囲気で、Al
に熱酸化膜を形成する方法を用いてAl端部を酸化する
ことを特徴としている。
The structure of the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention includes a pixel TFT provided in a pixel portion and a semiconductor device provided with a driver circuit around the pixel portion on the same substrate.
A first step of forming an interlayer insulating film above the TFT of the drive circuit and the pixel TFT, a second step of forming a conductive metal wiring connected to the pixel TFT, and the conductive metal wiring A third step of forming a light-transmitting pixel electrode on the interlayer insulating film, the third electrode step being connected to an interlayer insulating film between the second and third steps. When the wiring is etched with plasma, O 2 is added as a finishing treatment, or when forming a transparent conductive film made of a metal oxide, the substrate is exposed to an oxygen plasma atmosphere in a film forming chamber, or a sputter film is formed. When the transparent conductive film made of the metal oxide is formed by the method described above, the O 2 flow rate is increased only in the pre-sputtering step, and the substrate is exposed to an oxygen plasma atmosphere. In an oxygen atmosphere,
The method is characterized in that the edge of Al is oxidized by using a method of forming a thermal oxide film.

【0028】また、他の発明の構成は、一対の基板間に
液晶を挟持した半導体装置の作製方法において、画素部
に設けた画素TFTと、該画素部の周辺に設けた駆動回
路とを一方の基板は、前記駆動回路のTFTと前記画素
TFTとの上方に、層間絶縁膜を形成する第1の工程
と、前記層間絶縁膜とに設けられた開孔を介して前記画
素TFTに接続する導電性金属配線を形成する第2の工
程と、前記層間絶縁膜上に該金属配線に接続する透明導
電膜から成る画素電極を形成する第3の工程と、他方の
基板は少なくとも透明導電膜を形成する第4の工程と、
前記開孔に重ねて形成された少なくとも一つの柱状スペ
ーサを介して、前記一方の基板と前記他方の基板を貼合
わせる第5の工程とを有し、第2と第3の工程の間に
は、配線エッチング後に酸素プラズマを用いた処理を行
い、あるいは配線をプラズマでエッチングする際、終了
処理としてO2を添加する、あるいは金属酸化物からな
る透明導電膜形成時、成膜チャンバー内において基板を
酸素プラズマ雰囲気に曝す、あるいはスパッタ成膜によ
る前記金属酸化物からなる透明導電膜形成時、プレスパ
ッタの段階のみO2流量を大きくし基板を酸素プラズマ
雰囲気に曝す、あるいは配線にヒロックが出ない温度領
域において、酸素雰囲気で、Alに熱酸化膜を形成する
方法を用いてAl端部を酸化することを特徴としてい
る。
According to another aspect of the invention, in a method for manufacturing a semiconductor device in which liquid crystal is sandwiched between a pair of substrates, a pixel TFT provided in a pixel portion and a driving circuit provided around the pixel portion are provided. A first step of forming an interlayer insulating film above the TFT of the driving circuit and the pixel TFT, and connecting to the pixel TFT via an opening provided in the interlayer insulating film. A second step of forming a conductive metal wiring, a third step of forming a pixel electrode made of a transparent conductive film connected to the metal wiring on the interlayer insulating film, and A fourth step of forming;
A fifth step of bonding the one substrate and the other substrate via at least one columnar spacer formed so as to overlap with the opening, and between the second and third steps After the wiring is etched, a process using oxygen plasma is performed, or when the wiring is etched with plasma, O 2 is added as a finishing process, or when forming a transparent conductive film made of a metal oxide, the substrate is placed in a film forming chamber. Exposing the substrate to an oxygen plasma atmosphere by increasing the O 2 flow rate only during the pre-sputtering step when exposing the substrate to an oxygen plasma atmosphere or forming a transparent conductive film made of the metal oxide by sputtering film formation, or a temperature at which hillocks do not appear in the wiring. In the region, the edge of Al is oxidized using a method of forming a thermal oxide film on Al in an oxygen atmosphere.

【0029】[0029]

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態について、以
下に示す実施例により詳細な説明を行う。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the following examples.

【0030】[実施例1]本発明の実施例を、図1〜図4
を用いて説明する。ここでは、画素部の画素TFTおよ
び保持容量と、画素部の周辺に設けられる駆動回路のT
FTを同時に作製する方法について工程に従って詳細に
説明する。
[Embodiment 1] FIGS. 1 to 4 show an embodiment of the present invention.
This will be described with reference to FIG. Here, the pixel TFT and the storage capacitor of the pixel portion and the T of a driving circuit provided around the pixel portion are used.
A method for simultaneously manufacturing FTs will be described in detail according to steps.

【0031】図1(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〜
200nm(好ましくは100〜150nm)の厚さに積
層形成する。ここでは下地膜102を2層構造として示
したが、前記絶縁膜の単層膜または2層以上積層させて
形成しても良い。
In FIG. 1A, a substrate 101 is made of a glass substrate such as barium borosilicate glass or aluminoborosilicate glass typified by Corning # 7059 glass or # 1737 glass, etc., 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,
Plasma CVD SiH 4 at, NH 3, N 2 O silicon oxynitride film 102a made from 10 to 200 nm (preferably 50 to 100 nm), as well SiH4, silicon oxynitride hydrogenated is prepared from N2O film 102b 50 to
The layer is formed to have a thickness of 200 nm (preferably 100 to 150 nm). Here, the base film 102 has a two-layer structure; however, the base film 102 may be a single-layer film of the insulating film or a stack of two or more layers.

【0032】酸化窒化シリコン膜は従来の平行平板型の
プラズマCVD法を用いて形成する。酸化窒化シリコン
膜102aは、SiH4を10SCCM、NH3を100SCC
M、N 2Oを20SCCMとして反応室に導入し、基板温度3
25℃、反応圧力40Pa、放電電力密度0.41W/c
m2、放電周波数60MHzとした。一方、酸化窒化水素化
シリコン膜102bは、SiH4を5SCCM、N2Oを12
0SCCM、H2を125SCCMとして反応室に導入し、基板
温度400℃、反応圧力20Pa、放電電力密度0.41
W/cm2、放電周波数60MHzとした。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 a conventional parallel plate type
It is formed by a plasma CVD method. Silicon oxynitride
The film 102a is made of SiHFourTo 10 SCCM, NHThreeTo 100 SCC
M, N TwoO was introduced into the reaction chamber at 20 SCCM, and the substrate temperature was 3
25 ° C, reaction pressure 40Pa, discharge power density 0.41W / c
mTwoAnd the discharge frequency was 60 MHz. On the other hand, hydrogen oxynitride
The silicon film 102b is made of SiHFourTo 5 SCCM, NTwoO to 12
0 SCCM, HTwoInto the reaction chamber as 125 SCCM
Temperature 400 ° C, reaction pressure 20Pa, discharge power density 0.41
W / cmTwoAnd the discharge frequency was 60 MHz. These films are
Change the temperature and change the reaction gas
It can also be done.

【0033】このようにして作製した酸化窒化シリコン
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層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 in this manner has a density of 9.28 × 10 22 / cm 3 , 7.13% of ammonium hydrogen fluoride (NH 4 HF 2 ) and ammonium fluoride (NH 4 HF 2 ). 20% of a mixed solution containing 15.4% of NH 4 F) (trade name: LAL500, manufactured by Stella Chemifa).
The etching rate at a temperature of ° C. is as low as about 63 nm / min, and the film is dense and hard. 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 layer formed thereover.

【0034】次に、25〜80nm(好ましくは30〜
60nm)の厚さで非晶質構造を有する半導体層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、非晶質半導体層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と非晶質半導体層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 layer 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 layer 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 layer 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.

【0035】そして、結晶化の工程を行い非晶質半導体
層103aから結晶質半導体層103bを作製する。そ
の方法としてレーザーアニール法や熱アニール法(固相
成長法)、またはラピットサーマルアニール法(RTA
法)を適用することができる。前述のようなガラス基板
や耐熱性の劣るプラスチック基板を用いる場合には、特
にレーザーアニール法を適用することが好ましい。RT
A法では、赤外線ランプ、ハロゲンランプ、メタルハラ
イドランプ、キセノンランプなどを光源に用いる。或い
は特開平7−130652号公報で開示された技術に従
って、触媒元素を用いる結晶化法で結晶質半導体層10
3bを形成することもできる。結晶化の工程ではまず、
非晶質半導体層が含有する水素を放出させておくことが
好ましく、400〜500℃で1時間程度の熱処理を行
い含有する水素量を5atomic%以下にしてから結晶化さ
せると膜表面の荒れを防ぐことができるので良い。
Then, a crystallization step is performed to form a crystalline semiconductor layer 103b from the amorphous semiconductor layer 103a. Laser annealing, thermal annealing (solid phase growth), or rapid thermal annealing (RTA)
Law) can be applied. When a glass substrate or a plastic substrate having low heat resistance as described above is used, it is particularly preferable to apply a laser annealing method. RT
In the method A, an infrared lamp, a halogen lamp, a metal halide lamp, a xenon lamp, or the like is used as a light source. Alternatively, according to the technique disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 7-130652, the crystalline semiconductor layer 10 is formed by a crystallization method using a catalytic element.
3b can also be formed. First, in the crystallization process,
It is preferable to release hydrogen contained in the amorphous semiconductor layer, and heat treatment is performed at 400 to 500 ° C. for about one hour to reduce the amount of hydrogen contained to 5 atomic% or less and then crystallize. It is good because it can be prevented.

【0036】また、プラズマCVD法で非晶質シリコン
膜の形成工程において、反応ガスにSiH4とアルゴン
(Ar)を用い、成膜時の基板温度を400〜450℃
として形成すると、非晶質シリコン膜の含有水素濃度を
5atomic%以下にすることもできる。このような場合に
おいて水素を放出させるための熱処理は不要となる。
In the step of forming an amorphous silicon film by plasma CVD, SiH 4 and argon (Ar) are used as reaction gases, and the substrate temperature during film formation is 400 to 450 ° C.
When formed, the hydrogen concentration in the amorphous silicon film can be reduced to 5 atomic% or less. In such a case, heat treatment for releasing hydrogen becomes unnecessary.

【0037】結晶化をレーザーアニール法にて行う場合
には、パルス発振型または連続発光型のエキシマレーザ
ーやアルゴンレーザーをその光源とする。パルス発振型
のエキシマレーザーを用いる場合には、レーザー光を線
状に加工してレーザーアニールを行う。レーザーアニー
ル条件は実施者が適宣選択するものであるが、例えば、
レーザーパルス発振周波数30Hzとし、レーザーエネ
ルギー密度を100〜500mJ/cm2(代表的には300
〜400mJ/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80〜98%として行う。この
ようにして図1(B)に示すように結晶質半導体層10
3bを得ることができる。
When crystallization is performed by laser annealing, a pulse oscillation type or continuous emission type excimer laser or argon laser is used as the light source. When a pulse oscillation type excimer laser is used, laser annealing is performed by processing the laser beam into a linear shape. Laser annealing conditions are appropriately selected by the practitioner, for example,
The laser pulse oscillation frequency is 30 Hz, and the laser energy density is 100 to 500 mJ / cm 2 (typically 300
400400 mJ / cm 2 ). Then, a linear beam is irradiated over the entire surface of the substrate, and the superposition rate (overlap rate) of the linear beam at this time is set to 80 to 98%. In this manner, as shown in FIG.
3b can be obtained.

【0038】そして、結晶質半導体層103b上に第1
のフォトマスク(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層を島状に分割し、図1
(C)に示すように島状半導体層104〜108を形成
する。結晶質シリコン膜のドライエッチングにはCF 4
とO2の混合ガスを用いる。
Then, a first layer is formed on the crystalline semiconductor layer 103b.
Lithography using a photomask (PM1)
A resist pattern is formed using the
By dividing the crystalline semiconductor layer into islands by etching, FIG.
Forming island-shaped semiconductor layers 104 to 108 as shown in FIG.
I do. CF for dry etching of crystalline silicon film Four
And OTwoIs used.

【0039】このような島状半導体層に対し、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1×1016〜5×1017atomic/cm3程度
の濃度で島状半導体層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(或いはイオンシャ
ワードーピング法)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 order to control the threshold voltage (Vth) of the TFT, an impurity element imparting a p-type is added to such an island-like semiconductor layer in an amount of about 1 × 10 16 to 5 × 10 17 atomic / cm 3 . The concentration may be added to the entire surface of the island-shaped semiconductor layer. As an impurity element that imparts p-type to a semiconductor, an element belonging to Group 13 of the periodic table such as boron (B), aluminum (Al), or gallium (Ga) is known. As the method, an ion implantation method or an ion doping method (or an ion shower 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.

【0040】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。本実施例では、12
0nmの厚さで酸化窒化シリコン膜から形成する。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。例えば、酸化シリコン膜
を用いる場合には、プラズマCVD法で、オルトケイ酸
テトラエチル(Tetraethyl Ortho-silicate:TEO
S)とO2とを混合し、反応圧力40Pa、基板温度30
0〜400℃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ことができ
る。このようにして作製された酸化シリコン膜は、その
後400〜500℃の熱アニールによりゲート絶縁膜と
して良好な特性を得ることができる。
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. In this embodiment, 12
It is formed from a silicon oxynitride film with a thickness of 0 nm. 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. For example, when a silicon oxide film is used, tetraethyl ortho-silicate (TEO) is formed by a plasma CVD method.
S) and O 2 were mixed, the reaction pressure was 40 Pa, and the substrate temperature was 30.
It can be formed by discharging at a high-frequency (13.56 MHz) power density of 0.5 to 0.8 W / cm 2 at 0 to 400 ° C. The silicon oxide film thus manufactured can obtain good characteristics as a gate insulating film by subsequent thermal annealing at 400 to 500 ° C.

【0041】そして、図1(D)に示す様に、ゲート絶
縁膜109上にゲート電極を形成するための第1の導電
膜110と第2の導電膜111とを形成する。本実施例
では、第1の導電膜110をTaで50〜100nmの厚
さに形成し、第2の導電膜をWで100〜300nmの厚
さに形成する。
Then, as shown in FIG. 1D, a first conductive film 110 and a second conductive film 111 for forming a gate electrode are formed over the gate insulating film 109. In this embodiment, the first conductive film 110 is formed of Ta to a thickness of 50 to 100 nm, and the second conductive film is formed of W to a thickness of 100 to 300 nm.

【0042】Ta膜はスパッタ法で形成し、Taのター
ゲットをArでスパッタする。この場合、Arに適量の
XeやKrを加えると、Ta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。また、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。α相のT
a膜を形成するために、Taのα相に近い結晶構造をも
つ窒化タンタルを10〜50nm程度の厚さでTaの下地
に形成しておくとα相のTa膜を容易に得ることができ
る。
The Ta film is formed by a sputtering method, and a Ta target is sputtered with Ar. In this case, when an appropriate amount of Xe or Kr is added to Ar, the internal stress of the Ta film can be relaxed and the film can be prevented from peeling. The resistivity of the α-phase Ta film is about 20 μΩcm and can be used for the gate electrode, but the resistivity of the β-phase Ta film is about 180 μΩcm and is not suitable for the gate electrode. α phase T
If a tantalum nitride having a crystal structure close to the α phase of Ta is formed on a base of Ta with a thickness of about 10 to 50 nm in order to form the a film, a Ta film of the α phase can be easily obtained. .

【0043】W膜を形成する場合には、Wをターゲット
としたスパッタ法で形成する。その他に6フッ化タング
ステン(WF6)を用いる熱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20μ
Ωcm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99.9999%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9〜20μΩc
mを実現することができる。
When a W film is formed, it is formed by a sputtering method using W as a target. Alternatively, it can be formed by a thermal CVD method using tungsten hexafluoride (WF 6 ). In any case, it is necessary to lower the resistance in order to use it as a gate electrode.
It is desirable to set the resistance to Ωcm 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 using the sputtering method,
By using a W target having a purity of 99.9999% and forming a W film with sufficient care so as not to mix impurities from the gas phase during film formation, the resistivity is 9 to 20 μΩc.
m can be realized.

【0044】次に図6(B)に示すように、レジストに
よるマスク112〜117を形成し、ゲート電極を形成
するための第1のエッチング処理を行う。エッチング方
法に限定はないが、好適にはICP(Inductively Coup
led Plasma:誘導結合型プラズマ)エッチング法を用
い、エッチング用ガスにCF4とCl2を混合し、0.5
〜2Pa、好ましくは1Paの圧力でコイル型の電極に50
0WのRF(13.56MHz)電力を投入してプラズマを生成
して行う。基板側(試料ステージ)にも100WのRF
(13.56MHz)電力を投入し、実質的に負の自己バイアス
電圧を印加する。CF4とCl2を混合した場合にはW膜
及びTa膜とも同程度にエッチングされる。
Next, as shown in FIG. 6B, masks 112 to 117 made of resist are formed, and a first etching process for forming a gate electrode is performed. Although there is no limitation on the etching method, preferably, the ICP (Inductively Coupling) is used.
led Plasma (inductively coupled plasma) using an etching method, mixing CF 4 and Cl 2 in an etching gas,
~ 2 Pa, preferably 1 Pa at a pressure of 50
The plasma is generated by supplying 0 W RF (13.56 MHz) power. 100W RF on substrate side (sample stage)
(13.56 MHz) Power is applied and a substantially negative self-bias voltage is applied. When CF 4 and Cl 2 are mixed, both the W film and the Ta film are etched to the same extent.

【0045】上記エッチング条件では、レジストによる
マスクの形状を適したものとすることにより、基板側に
印加するバイアス電圧の効果により第1の導電層及び第
2の導電層の端部がテーパー形状となる。テーパー部の
角度は15〜45°となる。ゲート絶縁膜上に残渣を残
すことなくエッチングするためには、10〜20%程度
の割合でエッチング時間を増加させると良い。W膜に対
する酸化窒化シリコン膜の選択比は2〜4(代表的には
3)であるので、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
ングされることになる。こうして、第1のエッチング処
理により第1の導電層と第2の導電層から成る第1の形
状の導電層118〜123(第1の導電層118a〜1
23aと第2の導電層118b〜123b)を形成す
る。130はゲート絶縁膜であり、第1の形状の導電層
118〜123で覆われない領域は20〜50nm程度エ
ッチングされ薄くなった領域が形成される。
Under the above-mentioned etching conditions, the shape of the resist mask is made appropriate, so that the ends of the first conductive layer and the second conductive layer are tapered due to the effect of the bias voltage applied to the substrate side. Become. The angle of the tapered portion is 15 to 45 °. In order to perform etching without leaving a residue on the gate insulating film, the etching time may be increased by about 10 to 20%. Since the selectivity of the silicon oxynitride film to the W film is 2 to 4 (typically 3), the exposed surface of the silicon oxynitride film is etched by about 20 to 50 nm by the over-etching process. Thus, the first shape conductive layers 118 to 123 (the first conductive layers 118a to 118a) each including the first conductive layer and the second conductive layer are formed by the first etching process.
23a and the second conductive layers 118b to 123b) are formed. Reference numeral 130 denotes a gate insulating film, and a region which is not covered with the first shape conductive layers 118 to 123 is etched to a thickness of about 20 to 50 nm to form a thinned region.

【0046】そして、第1のドーピング処理を行いn型
を付与する不純物元素を添加する。ドーピングの方法は
イオンドープ法若しくはイオン注入法で行えば良い。イ
オンドープ法の条件はドーズ量を1×1013〜5×10
14atoms/cm2とし、加速電圧を60〜100keVとして行
う。n型を付与する不純物元素として15族に属する元
素、典型的にはリン(P)または砒素(As)を用いる
が、ここではリン(P)を用いる。この場合、導電層1
18〜123がn型を付与する不純物元素に対するマス
クとなり、自己整合的に第1の不純物領域124〜12
9が形成される。第1の不純物領域124〜129には
1×1020〜1×1021atomic/cm3の濃度範囲でn型を
付与する不純物元素を添加する。
Then, a first doping process is performed to add an impurity element imparting n-type. The doping may be performed by an ion doping method or an ion implantation method. The condition of the ion doping method is that the dose is 1 × 10 13 to 5 × 10
It is performed at 14 atoms / cm 2 and an acceleration voltage of 60 to 100 keV. An element belonging to Group 15 of the periodic table, typically phosphorus (P) or arsenic (As) is used as the n-type impurity element. Here, phosphorus (P) is used. In this case, the conductive layer 1
Reference numerals 18 to 123 serve as masks for the impurity element imparting n-type, and the first impurity regions 124 to 12 are self-aligned.
9 is formed. An impurity element imparting n-type is added to the first impurity regions 124 to 129 in a concentration range of 1 × 10 20 to 1 × 10 21 atomic / cm 3 .

【0047】次に図6(C)に示すように第2のエッチ
ング処理を行う。同様にICPエッチング法を用い、エ
ッチングガスにCF4とCl2とO2を混合して、1Paの
圧力でコイル型の電極に500WのRF電力(13.56MHz)
を供給し、プラズマを生成して行う。基板側(試料ステ
ージ)には50WのRF(13.56MHz)電力を投入し、第
1のエッチング処理に比べ低い自己バイアス電圧を印加
する。このような条件によりW膜を異方性エッチング
し、かつ、それより遅いエッチング速度で第1の導電層
であるTaを異方性エッチングして第2の形状の導電層
1118〜1123(第1の導電層1118a〜112
3aと第2の導電層1118b〜1123b)を形成す
る。1130はゲート絶縁膜であり、第2の形状の導電
層1118〜1123で覆われない領域はさらに20〜
50nm程度エッチングされ薄くなった領域が形成され
る。
Next, a second etching process is performed as shown in FIG. Similarly, using an ICP etching method, CF 4 , Cl 2, and O 2 are mixed as an etching gas, and a 500 W RF power (13.56 MHz) is applied to the coil electrode at a pressure of 1 Pa.
Is supplied to generate plasma. An RF (13.56 MHz) power of 50 W is applied to the substrate side (sample stage), and a lower self-bias voltage is applied than in the first etching process. Under these conditions, the W film is anisotropically etched, and Ta, which is the first conductive layer, is anisotropically etched at a lower etching rate to form the second shape conductive layers 1118 to 1123 (first Conductive layers 1118a to 112
3a and second conductive layers 1118b to 1123b) are formed. Reference numeral 1130 denotes a gate insulating film, and a region which is not covered by the second shape conductive layers 1118 to 1123 is further 20 to
A thin region is formed by etching about 50 nm.

【0048】W膜やTa膜のCF4とCl2の混合ガスに
よるエッチング反応は、生成されるラジカルまたはイオ
ン種と反応生成物の蒸気圧から推測することができる。
WとTaのフッ化物と塩化物の蒸気圧を比較すると、W
のフッ化物であるWF6が極端に高く、その他のWC
5、TaF5、TaCl5は同程度である。従って、C
4とCl2の混合ガスではW膜及びTa膜共にエッチン
グされる。しかし、この混合ガスに適量のO2を添加す
るとCF4とO2が反応してCOとFになり、Fラジカル
またはFイオンが多量に発生する。その結果、フッ化物
の蒸気圧が高いW膜のエッチング速度が増大する。一
方、TaはFが増大しても相対的にエッチング速度の増
加は少ない。また、TaはWに比較して酸化されやすい
ので、O2を添加することでTaの表面が酸化される。
Taの酸化物はフッ素や塩素と反応しないためさらにT
a膜のエッチング速度は低下する。従って、W膜とTa
膜とのエッチング速度に差を作ることが可能となりW膜
のエッチング速度をTa膜よりも大きくすることが可能
となる。
The etching reaction of the W film or the Ta film by the mixed gas of CF 4 and Cl 2 can be inferred from the generated radical or ionic species and the vapor pressure of the reaction product.
Comparing the vapor pressures of fluorides and chlorides of W and Ta, W
WF 6 is extremely high and other WC
l 5 , TaF 5 and TaCl 5 are comparable. Therefore, C
With the mixed gas of F 4 and Cl 2 , both the W film and the Ta film are etched. However, when an appropriate amount of O 2 is added to this mixed gas, CF 4 and O 2 react to form CO and F, and a large amount of F radicals or F ions are generated. As a result, the etching rate of the W film having a high fluoride vapor pressure increases. On the other hand, in Ta, the increase in the etching rate is relatively small even if F increases. Further, since Ta is more easily oxidized than W, the surface of Ta is oxidized by adding O 2 .
Since the oxide of Ta does not react with fluorine or chlorine,
The etching rate of the a film decreases. Therefore, the W film and Ta
It is possible to make a difference in the etching rate with the film, and it is possible to make the etching rate of the W film larger than that of the Ta film.

【0049】そして、図7(A)に示すように第2のド
ーピング処理を行う。この場合、第1のドーピング処理
よりもドーズ量を下げ高加速電圧の条件でn型を付与す
る不純物元素をドーピングする。例えば、加速電圧を7
0〜120keVとし、1×1013/cm2のドーズ量で行
い、図6(B)で島状半導体層に形成された第1の不純
物領域の内側に新たな不純物領域を形成する。ドーピン
グは、第2の形状の導電層1118〜1123を不純物
元素に対するマスクとして用い、第2の導電層1118
a〜1123aの下側の領域にも不純物元素が添加され
るようにドーピングする。こうして、第2の導電層11
18a〜1123aと重なる第3の不純物領域131〜
136と、第1の不純物領域と第3の不純物領域との間
の第2の不純物領域1131〜1136とを形成する。
n型を付与する不純物元素は、第2の不純物領域で1×
1017〜1×1019atoms/cm3の濃度となるようにし、
第3の不純物領域で1×1016〜1×1018atoms/cm3
の濃度となるようにする。このように、第2の不純物領
域と、第3の不純物領域と、を併せてLDD領域と呼
ぶ。これはボロンを不純物とするP型の場合も同様であ
る。
Then, a second doping process is performed as shown in FIG. In this case, an impurity element imparting n-type is doped under a condition of a high acceleration voltage with a lower dose than in the first doping process. For example, if the acceleration voltage is 7
The operation is performed at 0 to 120 keV and at a dose of 1 × 10 13 / cm 2 , and a new impurity region is formed inside the first impurity region formed in the island-shaped semiconductor layer in FIG. The doping is performed using the second shape conductive layers 1118 to 1123 as a mask for an impurity element.
Doping is performed so that the impurity element is also added to the region below a to 1123a. Thus, the second conductive layer 11
18a to 1123a and third impurity regions 131 to 131
136 and second impurity regions 1131 to 1136 between the first impurity region and the third impurity region.
The impurity element imparting n-type is 1 × in the second impurity region.
So as to have a concentration of 10 17 to 1 × 10 19 atoms / cm 3 ,
1 × 10 16 to 1 × 10 18 atoms / cm 3 in the third impurity region
Concentration. Thus, the second impurity region and the third impurity region are collectively called an LDD region. This is the same in the case of the P-type using boron as an impurity.

【0050】そして、pチャネル型TFTを形成する島
状半導体層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140、141を形成
する。ここでは、ゲート電極1118a、1123a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層105、10
7、108は、第3のフォトマスク(PM3)を用いて
レジストマスク137〜139を形成し全面を被覆して
おく。ここで形成される不純物領域140、141はジ
ボラン(B26)を用いたイオンドープ法で形成する。
そして、ゲート電極と重ならない高濃度p型不純物領域
140a、141aのボロン(B)濃度は、3×1020
〜3×1021atomic/cm3となるようにする。また、第
一のゲート電極と重なる不純物領域140b、141b
は、ゲート絶縁膜と第一のゲート電極を介して不純物元
素が添加されるので、実質的に低濃度p型不純物領域と
して形成され、少なくとも1.5×1019atomic/cm3
以上の濃度とする。この高濃度p型不純物領域140
a、141aおよび低濃度p型不純物領域140b、1
41b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140a、141aには1×
1020〜1×1021atomic/cm3の濃度で、低濃度p型
不純物領域140b、141bには1×1016〜1×1
19atomic/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)の濃度をリン(P)濃度の1.5
から3倍となるようにすることにより、pチャネル型T
FTのソース領域およびドレイン領域として機能するた
めに何ら問題はな生じなかった。
Then, high-concentration p-type impurity regions 140 and 141 serving as a source region and a drain region are formed in the island-shaped semiconductor layers 104 and 106 forming the p-channel TFT. Here, an impurity element imparting p-type is added using the gate electrodes 1118a and 1123a as masks to form a high-concentration p-type impurity region in a self-aligned manner. At this time, n
Island-shaped semiconductor layers 105, 10 forming a channel type TFT
7 and 108, resist masks 137 to 139 are formed using a third photomask (PM3), and the entire surface is covered. The impurity regions 140 and 141 formed here are formed by an ion doping method using diborane (B 2 H 6 ).
The boron (B) concentration of the high concentration p-type impurity regions 140a and 141a that do not overlap with the gate electrode is 3 × 10 20
33 × 10 21 atomic / cm 3 . Further, the impurity regions 140b and 141b overlapping with the first gate electrode
Is formed as a low-concentration p-type impurity region substantially because the impurity element is added through the gate insulating film and the first gate electrode, and at least 1.5 × 10 19 atomic / cm 3
The above concentration is set. This high-concentration p-type impurity region 140
a, 141a and low-concentration p-type impurity regions 140b, 1b
Phosphorus (P) is added to the high concentration p-type impurity regions 140a and 141a in the previous step.
At a concentration of 10 20 to 1 × 10 21 atomic / cm 3 , the low-concentration p-type impurity regions 140b and 141b have a concentration of 1 × 10 16 to 1 × 1.
Although it is contained at a concentration of 0 19 atomic / cm 3, the concentration of boron (B) added in this step is 1.5 times the concentration of phosphorus (P).
From the p-channel type T
There was no problem in functioning as the source and drain regions of the FT.

【0051】その後、図4(A)に示すように、ゲート
電極およびゲート絶縁膜上から第1の層間絶縁膜142
を形成する。第1の層間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。いずれにしても第1
の層間絶縁膜142は無機絶縁物材料から形成する。第
1の層間絶縁膜142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とO2とを混合し、反応圧力40P
a、基板温度300〜400℃とし、高周波(13.5
6MHz)電力密度0.5〜0.8W/cm2で放電させて形成
することができる。また、酸化窒化シリコン膜を用いる
場合には、プラズマCVD法でSiH4、N2O、NH3
から作製される酸化窒化シリコン膜、またはSiH4
2Oから作製される酸化窒化シリコン膜で形成すれば
良い。この場合の作製条件は反応圧力20〜200Pa、
基板温度300〜400℃とし、高周波(60MHz)電
力密度0.1〜1.0W/cm2で形成することができる。
また、SiH4、N2O、H2から作製される酸化窒化水
素化シリコン膜を適用しても良い。窒化シリコン膜も同
様にプラズマCVD法でSiH4、NH3から作製するこ
とが可能である。
Thereafter, as shown in FIG. 4A, the first interlayer insulating film 142 is formed on the gate electrode and the gate insulating film.
To form The first interlayer insulating film may be formed using a silicon oxide film, a silicon oxynitride film, a silicon nitride film, or a stacked film combining these. In any case, the first
Is formed from an inorganic insulating material. The thickness of the first interlayer insulating film 142 is 100 to 200 nm. Here, when a silicon oxide film is used, TEOS and O 2 are mixed by a plasma CVD method, and a reaction pressure of 40 P
a, a substrate temperature of 300 to 400 ° C., and a high frequency (13.5
6 MHz) It can be formed by discharging at a power density of 0.5 to 0.8 W / cm 2 . When a silicon oxynitride film is used, SiH 4 , N 2 O, NH 3
A silicon oxynitride film made from SiH 4 ,
N 2 O may be formed by a silicon oxynitride film made from. The production conditions in this case are a reaction pressure of 20 to 200 Pa,
The substrate can be formed at a substrate temperature of 300 to 400 ° C. and a high frequency (60 MHz) power density of 0.1 to 1.0 W / cm 2 .
Alternatively, a hydrogenated silicon oxynitride film formed from SiH 4 , N 2 O, and H 2 may be used. Similarly, a silicon nitride film can be formed from SiH 4 and NH 3 by a plasma CVD method.

【0052】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。その他に、レーザーアニール法、またはラ
ピッドサーマルアニール法(RTA法)を適用すること
ができる。熱アニール法では酸素濃度が1ppm以下、
好ましくは0.1ppm以下の窒素雰囲気中で400〜
700℃、代表的には500〜600℃で行うものであ
り、本実施例では550℃で4時間の熱処理を行った。
また、基板101に耐熱温度が低いプラスチック基板を
用いる場合にはレーザーアニール法を適用することが好
ましい(図4(B))。
Thereafter, a step of activating the n-type or p-type imparting impurity element added at each concentration is performed. This step is performed by a thermal annealing method using a furnace annealing furnace. In addition, a laser annealing method or a rapid thermal annealing method (RTA method) can be applied. In the thermal annealing method, the oxygen concentration is 1 ppm or less,
Preferably in a nitrogen atmosphere of 0.1 ppm or less 400 ~
The heat treatment is performed at 700 ° C., typically 500 to 600 ° C. In this embodiment, the heat treatment is performed at 550 ° C. for 4 hours.
When a plastic substrate having a low heat-resistant temperature is used as the substrate 101, a laser annealing method is preferably applied (FIG. 4B).

【0053】活性化の工程に続いて、雰囲気ガスを変化
させ、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、島状半導体層
を水素化する工程を行う。この工程は熱的に励起された
水素により島状半導体層にある1016〜1018/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。いずれにしても、島
状半導体層104〜108中の欠陥密度を10 16/cm3
下とすることが望ましく、そのために水素を0.01〜
0.1atomic%程度付与すれば良かった。
Following the activation step, the atmosphere gas is changed
And in an atmosphere containing 3 to 100% hydrogen,
Heat treatment at 450 ° C. for 1 to 12 hours to form an island-shaped semiconductor layer
Is carried out. This process was thermally excited
10 in the island-like semiconductor layer due to hydrogen16-1018/cmThreeNo da
This is a step of terminating the ringing bond. Other hydrogenation
As a means, plasma hydrogenation (excited by plasma
Using hydrogen). In any case, the island
Defect density in the semiconductor layers 104 to 108 is 10 16/cmThreeLess than
It is preferable to set the hydrogen content to 0.01 to
It was good to give about 0.1 atomic%.

【0054】活性化および水素化の工程が終了したら、
有機絶縁物材料からなる第2の層間絶縁膜143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。
When the activation and hydrogenation steps are completed,
A second interlayer insulating film 143 made of an organic insulating material is used for 1.
It is formed with an average thickness of 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, in the case of using a polyimide of a type that is thermally polymerized after being applied to a substrate, it is formed by firing at 300 ° C. in a clean oven. In the case of using acrylic, after using a two-pack type, mixing the main material and the curing agent, applying the entire surface of the substrate using a spinner, and preheating at 80 ° C. for 60 seconds on a hot plate. Then, it can be formed by firing in a clean oven at 250 ° C. for 60 minutes.

【0055】このように、第2の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ことができる。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、第1の層間絶縁膜142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と良い。
As described above, the surface can be satisfactorily planarized by forming the second 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. But,
Since it has hygroscopicity and is not suitable as a protective film, it is preferable to use it in combination with a silicon oxide film, a silicon oxynitride film, a silicon nitride film, or the like formed as the first interlayer insulating film 142 as in this embodiment.

【0056】その後、第4のフォトマスク(PM4)を
用い、所定のパターンのレジストマスクを形成し、それ
ぞれの島状半導体層に形成されたソース領域またはドレ
イン領域に達するコンタクトホールを形成する。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第2の層間絶縁膜143を
まずエッチングし、その後、続いてエッチングガスをC
4、O2として第1の層間絶縁膜142をエッチングす
る。さらに、島状半導体層との選択比を高めるために、
エッチングガスをCHF3に切り替えてゲート絶縁膜1
30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。
After that, using a fourth photomask (PM4), a resist mask having a predetermined pattern is formed, and a contact hole reaching a source region or a drain region formed in each island-shaped semiconductor layer is formed. The formation of the contact hole is performed by a dry etching method. In this case, the second interlayer insulating film 143 made of an organic resin material is first etched by using a mixed gas of CF 4 , O 2 , and He as an etching gas.
The first interlayer insulating film 142 is etched as F 4 and O 2 . Furthermore, in order to increase the selectivity with the island-shaped semiconductor layer,
Switching the etching gas to CHF 3 to change the gate insulating film 1
By etching 30, a contact hole can be formed well.

【0057】そして、導電性の金属膜をスパッタ法や真
空蒸着法で形成し第5のフォトマスクでレジストマスク
パターンを形成しエッチングによって、ソース配線とド
レイン配線を形成する。ドレイン配線256を例として
この構成を図6(B)で詳細に説明すると、Ti膜25
6aを50〜150nmの厚さで形成し、島状半導体層の
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
クトを形成する。そのTi膜256a上に重ねてAl膜
256bを300〜400nmの厚さで形成し、さらにT
i膜256cまたは窒化チタン(TiN)膜を100〜
200nmの厚さで形成して3層またはTiとTiNを組
み合わせ、3層以上の層を有する構造とする。その後、
第5のフォトマスク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とドレイン配線2
56を形成する。このとき、課題を解決する手段で記し
たように、酸素プラズマを用いた処理、熱酸化処理を行
い、Al層の端部に酸化膜258を形成する。その後、
透明導電膜を全面に形成し、第6の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257を形成する。画素電極257は、有機樹脂材料
から成る第2の層間絶縁膜上に形成され、画素TFT2
04のドレイン配線256と重なる部分を設け電気的な
接続を形成している。透明導電膜の材料は、酸化インジ
ウム(In23)や酸化インジウム酸化スズ合金(In
23―SnO2;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。
Then, a conductive metal film is formed by a sputtering method or a vacuum evaporation method, a resist mask pattern is formed using a fifth photomask, and a source wiring and a drain wiring are formed by etching. This structure will be described in detail with reference to FIG. 6B taking the drain wiring 256 as an example.
6a is formed to a thickness of 50 to 150 nm, and a contact is formed with the semiconductor film forming the source or drain region of the island-shaped semiconductor layer. An Al film 256b is formed on the Ti film 256a to have a thickness of 300 to 400 nm,
i film 256c or titanium nitride (TiN) film
It is formed to a thickness of 200 nm and has a structure having three or more layers by combining three layers or combining Ti and TiN. afterwards,
A resist mask pattern is formed using a fifth photomask, and a source wiring and a drain wiring 2 are formed by etching.
56 is formed. At this time, as described in Means for Solving the Problems, a process using oxygen plasma and a thermal oxidation process are performed to form an oxide film 258 at the end of the Al layer. afterwards,
A transparent conductive film is formed over the entire surface, and a pixel electrode 257 is formed by patterning and etching using a sixth photomask. The pixel electrode 257 is formed on a second interlayer insulating film made of an organic resin material.
A portion overlapping the drain wiring 256 of FIG. 4 is provided to form an electrical connection. The material of the transparent conductive film is made of indium oxide (In 2 O 3 ) or indium oxide tin oxide alloy (In
2 O 3 —SnO 2 ; ITO) or the like can be formed by a sputtering method or a vacuum evaporation method and used. The etching of such a material is performed using a hydrochloric acid-based solution.

【0058】こうして6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TFT(A)200a、第1のnチ
ャネル型TFT(A)201a、第2のpチャネル型T
FT(A)202a、第2のnチャネル型TFT(A)
203a、画素部には画素TFT204、保持容量20
5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 manner, a substrate having a TFT of a driving circuit and a pixel TFT of a pixel portion on the same substrate can be completed by using six photomasks. The driving circuit includes a first p-channel TFT (A) 200a, a first n-channel TFT (A) 201a, and a second p-channel TFT (A) 201a.
FT (A) 202a, second n-channel TFT (A)
203a, a pixel TFT 204 in the pixel portion, and a storage capacitor 20
5 are formed. In this specification, such a substrate is referred to as an active matrix substrate for convenience.

【0059】駆動回路の第1のpチャネル型TFT
(A)200aには、島状半導体層104にチャネル形
成領域206、LDD領域207、高濃度p型不純物領
域から成るソース領域208、ドレイン領域209を有
した構造となっている。第1のnチャネル型TFT
(A)201aには、島状半導体層105にチャネル形
成領域210、低濃度n型不純物領域で形成されゲート
電極119と重なるLDD領域211、高濃度n型不純
物領域で形成するソース領域212、ドレイン領域21
3を有している。チャネル長3〜7μmに対して、ゲー
ト電極119と重なるLDD領域をLovとしてそのチャ
ネル長方向の長さは0.1〜1.5μm、好ましくは
0.3〜0.8μmとする。このLovの長さはゲート電
極119の厚さとテーパー部の角度θ1から制御する。
First p-channel TFT of drive circuit
(A) 200a has a structure in which a channel forming region 206, an LDD region 207, a source region 208 including a high-concentration p-type impurity region, and a drain region 209 are provided in the island-shaped semiconductor layer 104. First n-channel TFT
(A) 201a includes a channel forming region 210 in the island-shaped semiconductor layer 105, an LDD region 211 formed of a low-concentration n-type impurity region and overlapping the gate electrode 119, a source region 212 formed of a high-concentration n-type impurity region, and a drain. Area 21
Three. For a channel length of 3 to 7 μm, the LDD region overlapping with the gate electrode 119 is Lov, and the length in the channel length direction is 0.1 to 1.5 μm, preferably 0.3 to 0.8 μm. The length of Lov is controlled from the thickness of the gate electrode 119 and the angle θ1 of the tapered portion.

【0060】このLDD領域について図15を用いて説
明する。図15(A)に示すのは、図4(C)の段階の
TFTの一部であり、BはTFTの部分拡大図である。
第一の不純物領域1901は第二の形状の第二のゲート
電極1902のテーパー部に形成され、第二の不純物領
域1903は、第二の形状の第一のゲート電極1904
のテーパー部の下に形成される。このとき、LDD領域
におけるリン(P)の濃度分布は1905の曲線で示さ
れるようにチャネル形成領域1906から遠ざかるにつ
れて増加する。この増加の割合は、イオンドープにおけ
る加速電圧やドーズ量などの条件、第二のゲート電極の
テーパー部の角度θ1及び長さ1907、及び第一のゲ
ート電極のテーパー部の角度θ2及び長さ1908によ
って異なってくる。このように、ゲート電極の端部をテ
ーパー形状として、そのテーパー部を通して不純物元素
を添加することにより、テーパー部の下に存在する半導
体層中に、徐々に前記不純物元素の濃度が変化するよう
な不純物領域を形成することができる。nチャネル型T
FTにおいてこのようなLDD領域を形成することによ
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。この形成方法は、pチャネル型TFTにお
いても同様である。
The LDD region will be described with reference to FIG. FIG. 15A shows a part of the TFT in the stage of FIG. 4C, and B is a partially enlarged view of the TFT.
The first impurity region 1901 is formed at the tapered portion of the second gate electrode 1902 having the second shape, and the second impurity region 1903 is formed at the first gate electrode 1904 having the second shape.
Is formed under the tapered portion of. At this time, the concentration distribution of phosphorus (P) in the LDD region increases as the distance from the channel forming region 1906 increases, as indicated by the curve 1905. The rate of this increase depends on the conditions such as the acceleration voltage and dose in ion doping, the angle θ1 and length 1907 of the tapered portion of the second gate electrode, and the angle θ2 and length 1908 of the tapered portion of the first gate electrode. It depends on. As described above, by forming the end portion of the gate electrode into a tapered shape and adding the impurity element through the tapered portion, the concentration of the impurity element gradually changes in the semiconductor layer existing under the tapered portion. An impurity region can be formed. n-channel type T
By forming such an LDD region in the FT, a high electric field generated in the vicinity of the drain region can be alleviated, hot carriers can be prevented from being generated, and deterioration of the TFT can be prevented. This forming method is the same for a p-channel TFT.

【0061】図4(C)では、駆動回路のnチャネル型
TFTおよびpチャネル型TFTを一対のソース・ドレ
イン間に一つのゲート電極を設けたシングルゲートの構
造とし、画素TFTをダブルゲート構造としたが、これ
らのTFTはいずれもシングルゲート構造としても良い
し、複数のゲート電極を一対のソース・ドレイン間に設
けたマルチゲート構造としても差し支えない。
In FIG. 4C, the n-channel TFT and the p-channel TFT of the driving circuit have a single gate structure in which one gate electrode is provided between a pair of source and drain, and the pixel TFT has a double gate structure. However, each of these TFTs may have a single-gate structure or a multi-gate structure in which a plurality of gate electrodes are provided between a pair of sources and drains.

【0062】図7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4(C)に示す画
素部の断面図に対応している。画素TFT204は、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層108と交差し、さらに複数の
島状半導体層に跨って延在してゲート配線を兼ねてい
る。図示はしていないが、島状半導体層には、図4
(C)で説明したソース領域、ドレイン領域、LDD領
域が形成されている。また、230はソース配線148
とソース領域225とのコンタクト部、231はドレイ
ン配線153とドレイン領域227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227から延在する半導体層228、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。この構成において半導体層228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. 7 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. In the pixel TFT 204, the gate electrode 122 intersects the island-shaped semiconductor layer 108 thereunder via a gate insulating film (not shown), and further extends over a plurality of island-shaped semiconductor layers to serve also as a gate wiring. . Although not shown, FIG.
The source region, the drain region, and the LDD region described in (C) are formed. 230 is a source wiring 148
231 is a contact portion between the drain wiring 153 and the drain region 227. The storage capacitor 205 is formed in a region where the capacitor wiring 123 overlaps with the semiconductor layers 228 and 229 extending from the drain region 227 of the pixel TFT 204 via a gate insulating film. In this structure, an impurity element for controlling valence electrons is not added to the semiconductor layer 228.

【0063】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。
The above configuration enables the structure of the TFT constituting each circuit to be optimized according to 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.

【0064】さらに、ゲート電極にゲート絶縁膜を介し
て重なるLDD領域を形成する際に、導電型を制御する
目的で添加した不純物元素に濃度勾配を持たせてLDD
領域を形成することで、特にドレイン領域近傍における
電界緩和効果が高まることが期待できる。
Further, when forming an LDD region overlapping with the gate electrode via a gate insulating film, the impurity element added for the purpose of controlling the conductivity type is given a concentration gradient so that the LDD region is formed.
By forming the region, it can be expected that the effect of relaxing the electric field particularly near the drain region is enhanced.

【0065】アクティブマトリクス型の液晶表示装置の
場合、第1のpチャネル型TFT(A)200aと第1
のnチャネル型TFT(A)201aは高速動作を重視
するシフトレジスタ回路、バッファ回路、レベルシフタ
回路などを形成するのに用いる。図4(C)ではこれら
の回路をロジック回路部として表している。第1のnチ
ャネル型TFT(A)201aのLDD領域211はホ
ットキャリア対策を重視した構造となっている。さら
に、耐圧を高め動作を安定化させるために、図5(A)
で示すようにこのロジック回路部のTFTを第1のpチ
ャネル型TFT(B)200bと第1のnチャネル型T
FT(B)201bで形成しても良い。このTFTは、
一対のソース・ドレイン間に2つのゲート電極を設けた
ダブルゲート構造であり、このようなTFTは本実施例
の工程を用いて同様に作製できる。第1のpチャネル型
TFT(B)200bには、島状半導体層にチャネル形
成領域236a、236b、低濃度p型不純物領域から
成りゲート電極118と重なるLDD領域237a、2
37b、高濃度p型不純物領域から成るソース領域23
8とドレイン領域239、240を有した構造となって
いる。第1のnチャネル型TFT(B)201bには、
島状半導体層にチャネル形成領域241a、241b、
低濃度n型不純物領域で形成されゲート電極119と重
なるLDD領域242a、242b、高濃度n型不純物
領域で形成するソース領域243とドレイン領域24
4、245を有している。チャネル長はいずれも3〜7
μmとして、ゲート電極と重なるLDD領域をLovとし
てそのチャネル長方向の長さは0.1〜1.5μm、好
ましくは0.3〜0.8μmとする。
In the case of an active matrix type liquid crystal display device, the first p-channel type TFT (A) 200a and the first
The n-channel TFT (A) 201a is used for forming a shift register circuit, a buffer circuit, a level shifter circuit, and the like that place importance on high-speed operation. FIG. 4C illustrates these circuits as logic circuit portions. The LDD region 211 of the first n-channel type TFT (A) 201a has a structure that emphasizes hot carrier measures. Further, in order to increase the breakdown voltage and stabilize the operation, FIG.
As shown in the figure, the TFT of this logic circuit portion is composed of a first p-channel TFT (B) 200b and a first n-channel TFT (B).
FT (B) 201b may be used. This TFT is
The TFT has a double gate structure in which two gate electrodes are provided between a pair of source and drain. Such a TFT can be manufactured in the same manner by using the steps of this embodiment. The first p-channel type TFT (B) 200b includes LDD regions 237a, 237a,
37b, source region 23 made of high concentration p-type impurity region
8 and drain regions 239 and 240. In the first n-channel type TFT (B) 201b,
Channel formation regions 241a and 241b are formed in the island-shaped semiconductor layer.
LDD regions 242a and 242b formed of low-concentration n-type impurity regions and overlapping gate electrode 119; source region 243 and drain region 24 formed of high-concentration n-type impurity regions
4, 245. Channel length is 3-7
The length in the channel length direction is set to 0.1 to 1.5 μm, preferably 0.3 to 0.8 μm, with the LDD region overlapping with the gate electrode as Lov.

【0066】また、アナログスイッチで構成するサンプ
リング回路には、同様な構成とした第2のpチャネル型
TFT(A)202aと第2のnチャネル型TFT
(A)203aを適用することができる。サンプリング
回路はホットキャリア対策と低オフ電流動作が重視され
るので、図5(B)で示すようにこの回路のTFTを第
2のpチャネル型TFT(B)202bと第2のnチャ
ネル型TFT(B)203bで形成しても良い。この第
2のpチャネル型TFT(B)202bは、一対のソー
ス・ドレイン間に3つのゲート電極を設けたトリプルゲ
ート構造であり、このようなTFTは本実施例の工程を
用いて同様に作製できる。第2のpチャネル型TFT
(B)202bには、島状半導体層にチャネル形成領域
246a、246b、246c、低濃度p型不純物領域
から成りゲート電極120と重なるLDD領域247
a、247b、247c、高濃度p型不純物領域から成
るソース領域249とドレイン領域250〜252を有
した構造となっている。第2のnチャネル型TFT
(B)203bには、島状半導体層にチャネル形成領域
253a、253b、低濃度n型不純物領域で形成され
ゲート電極121と重なるLDD領域254a、254
b、高濃度n型不純物領域で形成するソース領域255
とドレイン領域256、257を有している。
The sampling circuit composed of an analog switch includes a second p-channel TFT (A) 202a and a second n-channel TFT
(A) 203a can be applied. Since the sampling circuit places importance on measures against hot carriers and low off-current operation, as shown in FIG. 5B, the TFT of this circuit is divided into a second p-channel TFT (B) 202b and a second n-channel TFT. (B) It may be formed of 203b. The second p-channel type TFT (B) 202b has a triple gate structure in which three gate electrodes are provided between a pair of sources and drains. Such a TFT is similarly manufactured by using the steps of this embodiment. it can. Second p-channel TFT
(B) An LDD region 247 formed of an island-shaped semiconductor layer and including channel formation regions 246 a, 246 b, and 246 c and a low-concentration p-type impurity region overlaps the gate electrode 120.
a, 247b, 247c, a source region 249 composed of a high-concentration p-type impurity region, and drain regions 250 to 252. Second n-channel TFT
(B) In 203b, LDD regions 254a and 254 formed in the island-shaped semiconductor layer with channel formation regions 253a and 253b and low-concentration n-type impurity regions and overlapping the gate electrode 121 are provided.
b, Source region 255 formed of high concentration n-type impurity region
And drain regions 256 and 257.

【0067】このように、TFTのゲート電極の構成を
シングルゲート構造とするか、複数のゲート電極を一対
のソース・ドレイン間に設けたマルチゲート構造とする
かは、回路の特性に応じて実施者が適宣選択すれば良
い。そして、本実施例で完成したアクティブマトリクス
基板を用いることで透過型の液晶表示装置を作製するこ
とができる。
As described above, whether the structure of the gate electrode of the TFT is a single gate structure or a multi-gate structure in which a plurality of gate electrodes are provided between a pair of source and drain is determined according to the characteristics of the circuit. It is only necessary for the person to choose appropriately. Then, by using the active matrix substrate completed in this embodiment, a transmission type liquid crystal display device can be manufactured.

【0068】[実施例2]本発明におけるアクティブマ
トリクス基板の作製方法は、トップゲート型TFTのみ
に限定されるものでなく、逆スタガー構造のTFTに適
用しても良い。図20は公知の技術を用いて逆スタガー
構造のTFTを形成し、本発明の配線とITOを形成し
たものである。291の点線部分に示された配線とIT
Oの接触部分を、図20(b)の様に本発明を適用する
ことにより、電蝕を防ぐことができる。
[Embodiment 2] The method of manufacturing an active matrix substrate in the present invention is not limited to a top gate type TFT, but may be applied to a TFT having an inverted stagger structure. FIG. 20 shows a TFT having an inverted staggered structure formed by a known technique, and a wiring and ITO of the present invention formed. 291 and the wiring indicated by the dotted line and IT
By applying the present invention to the contact portion of O as shown in FIG. 20B, electrolytic corrosion can be prevented.

【0069】[実施例3]本実施例では、実施例1〜実
施例2で示したアクティブマトリクス基板のTFTの活
性層を形成する結晶質半導体層の他の作製方法について
示す。結晶質半導体層は非晶質半導体層を熱アニール法
やレーザーアニール法、またはRTA法などで結晶化さ
せて形成するが、その他に特開平7−130652号公
報で開示されている触媒元素を用いる結晶化法を適用す
ることもできる。その場合の例を図8を用いて説明す
る。
[Embodiment 3] In this embodiment, another manufacturing method of the crystalline semiconductor layer for forming the active layer of the TFT of the active matrix substrate shown in Embodiments 1 and 2 will be described. The crystalline semiconductor layer is formed by crystallizing an amorphous semiconductor layer by a thermal annealing method, a laser annealing method, an RTA method, or the like. In addition, a catalytic element disclosed in JP-A-7-130652 is used. A crystallization method can also be applied. An example in that case will be described with reference to FIG.

【0070】図8(A)で示すように、実施例1と同様
にして、ガラス基板1101上に下地膜1102a、1
102b、非晶質構造を有する半導体層1103を25
〜80nmの厚さで形成する。非晶質半導体層は非晶質シ
リコン(a−Si)膜、非晶質シリコン・ゲルマニウム
(a−SiGe)膜、非晶質炭化シリコン(a−Si
C)膜,非晶質シリコン・スズ(a−SiSn)膜など
が適用できる。これらの非晶質半導体層は水素を0.1
〜40atomic%程度含有するようにして形成すると良
い。例えば、非晶質シリコン膜を55nmの厚さで形成す
る。そして、重量換算で10ppmの触媒元素を含む水
溶液をスピナーで基板を回転させて塗布するスピンコー
ト法で触媒元素を含有する層1104を形成する。触媒
元素にはニッケル(Ni)、ゲルマニウム(Ge)、鉄
(Fe)、パラジウム(Pd)、スズ(Sn)、鉛(P
b)、コバルト(Co)、白金(Pt)、銅(Cu)、
金(Au)などである。この触媒元素を含有する層11
04は、スピンコート法の他に印刷法やスプレー法、バ
ーコーター法、或いはスパッタ法や真空蒸着法によって
上記触媒元素の層を1〜5nmの厚さに形成しても良い。
As shown in FIG. 8A, in the same manner as in the first embodiment, a base film 1102a,
102b, 25 semiconductor layers 1103 having an amorphous structure
It is formed with a thickness of about 80 nm. The amorphous semiconductor layer includes an amorphous silicon (a-Si) film, an amorphous silicon / germanium (a-SiGe) film, and an amorphous silicon carbide (a-Si) film.
C) film, amorphous silicon tin (a-SiSn) film and the like can be applied. These amorphous semiconductor layers contain 0.1% of hydrogen.
It may be formed so as to contain about 40 atomic%. For example, an amorphous silicon film is formed with a thickness of 55 nm. Then, a layer 1104 containing a catalyst element is formed by a spin coating method in which an aqueous solution containing a catalyst element of 10 ppm by weight is applied by rotating the substrate with a spinner. The catalytic elements include nickel (Ni), germanium (Ge), iron (Fe), palladium (Pd), tin (Sn), and lead (P
b), cobalt (Co), platinum (Pt), copper (Cu),
Gold (Au) or the like. Layer 11 containing this catalytic element
In 04, the catalyst element layer may be formed to a thickness of 1 to 5 nm by a printing method, a spray method, a bar coater method, a sputtering method or a vacuum evaporation method other than the spin coating method.

【0071】そして、図8(B)に示す結晶化の工程で
は、まず400〜500℃で1時間程度の熱処理を行
い、非晶質シリコン膜の含有水素量を5atomic%以下に
する。非晶質シリコン膜の含有水素量が成膜後において
最初からこの値である場合にはこの熱処理は必ずしも必
要でない。そして、ファーネスアニール炉を用い、窒素
雰囲気中で550〜600℃で1〜8時間の熱アニール
を行う。以上の工程により結晶質シリコン膜から成る結
晶質半導体層1105を得ることができる(図8
(C))。しかし、この熱アニールによって作製された
結晶質半導体層1105は、光学顕微鏡観察により巨視
的に観察すると局所的に非晶質領域が残存していること
が観察されることがあり、このような場合、同様にラマ
ン分光法では480cm-1にブロードなピークを持つ非
晶質成分が観測される。そのため、熱アニールの後に実
施例1で説明したレーザーアニール法で結晶質半導体層
1105を処理してその結晶性を高めることは有効な手
段として適用できる。
Then, in the crystallization step shown in FIG. 8B, first, a heat treatment is performed at 400 to 500 ° C. for about 1 hour to reduce the hydrogen content of the amorphous silicon film to 5 atomic% or less. If the hydrogen content of the amorphous silicon film has this value from the beginning after film formation, this heat treatment is not always necessary. Then, thermal annealing is performed in a nitrogen atmosphere at 550 to 600 ° C. for 1 to 8 hours using a furnace annealing furnace. Through the above steps, a crystalline semiconductor layer 1105 made of a crystalline silicon film can be obtained (FIG. 8).
(C)). However, when the crystalline semiconductor layer 1105 formed by this thermal annealing is macroscopically observed with an optical microscope, an amorphous region may be locally observed to remain locally. Similarly, in Raman spectroscopy, an amorphous component having a broad peak at 480 cm -1 is observed. Therefore, increasing the crystallinity by treating the crystalline semiconductor layer 1105 by the laser annealing method described in Embodiment 1 after the thermal annealing can be applied as an effective means.

【0072】図9は同様に触媒元素を用いる結晶化法の
実施例であり、触媒元素を含有する層をスパッタ法によ
り形成するものである。まず、実施例1と同様にして、
ガラス基板1201上に下地膜1202a、1202
b、非晶質構造を有する半導体層1203を25〜80
nmの厚さで形成する。そして、非晶質構造を有する半導
体層1203の表面に0.5〜5nm程度の酸化膜(図示
せず)を形成する。このような厚さの酸化膜は、プラズ
マCVD法やスパッタ法などで積極的に該当する被膜を
形成しても良いが、100〜300℃に基板を加熱して
プラズマ化した酸素雰囲気中に非晶質構造を有する半導
体層1203の表面を晒しても良いし、過酸化水素水
(H22)を含む溶液に非晶質構造を有する半導体層1
203の表面を晒して形成しても良い。或いは、酸素を
含む雰囲気中で紫外線光を照射してオゾンを発生させ、
そのオゾン雰囲気中に非晶質構造を有する半導体層12
03を晒すことによっても形成できる。
FIG. 9 shows an embodiment of a crystallization method using a catalytic element, in which a layer containing the catalytic element is formed by sputtering. First, as in the first embodiment,
Base films 1202 a and 1202 are formed on a glass substrate 1201.
b, 25-80 semiconductor layers 1203 having an amorphous structure
It is formed with a thickness of nm. Then, an oxide film (not shown) of about 0.5 to 5 nm is formed on the surface of the semiconductor layer 1203 having an amorphous structure. For the oxide film having such a thickness, a corresponding film may be positively formed by a plasma CVD method, a sputtering method, or the like. The surface of the semiconductor layer 1203 having a crystalline structure may be exposed, or the semiconductor layer 1 having an amorphous structure may be exposed to a solution containing aqueous hydrogen peroxide (H 2 O 2 ).
203 may be formed by exposing the surface. Alternatively, ozone is generated by irradiating ultraviolet light in an atmosphere containing oxygen,
Semiconductor layer 12 having an amorphous structure in the ozone atmosphere
03 can also be formed.

【0073】このようにして表面に薄い酸化膜を有する
非晶質構造を有する半導体層1203上に前記触媒元素
を含有する層1204をスパッタ法で形成する。この層
の厚さに限定はないが、10〜100nm程度の厚さに形
成すれば良い。例えば、Niをターゲットとして、Ni
膜を形成することは有効な方法である。スパッタ法で
は、電界で加速された前記触媒元素から成る高エネルギ
ー粒子の一部が基板側にも飛来し、非晶質構造を有する
半導体層1203の表面近傍、または該半導体層表面に
形成した酸化膜中に打ち込まれる。その割合はプラズマ
生成条件や基板のバイアス状態によって異なるものであ
るが、好適には非晶質構造を有する半導体層1203の
表面近傍や該酸化膜中に打ち込まれる触媒元素の量を1
×1011〜1×1014atom/cm2程度となるようにすると
良い。
As described above, the layer 1204 containing the catalytic element is formed by the sputtering method on the semiconductor layer 1203 having a thin oxide film on the surface and having an amorphous structure. The thickness of this layer is not limited, but may be about 10 to 100 nm. For example, with Ni as a target, Ni
Forming a film is an effective method. In the sputtering method, a part of the high-energy particles composed of the catalyst element accelerated by an electric field also fly to the substrate side, and an oxide formed near the surface of the semiconductor layer 1203 having an amorphous structure or on the surface of the semiconductor layer. Driven into the film. The ratio varies depending on the plasma generation conditions and the bias state of the substrate, but preferably, the amount of the catalytic element implanted into the vicinity of the surface of the semiconductor layer 1203 having an amorphous structure or into the oxide film is reduced to 1%.
The density is preferably set to about × 10 11 to 1 × 10 14 atom / cm 2 .

【0074】その後、触媒元素を含有する層1204を
選択的に除去する。例えば、この層がNi膜で形成され
ている場合には、硝酸などの溶液で除去することが可能
であり、または、フッ酸を含む水溶液で処理すればNi
膜と非晶質構造を有する半導体層1203上に形成した
酸化膜を同時に除去できる。いずれにしても、非晶質構
造を有する半導体層1203の表面近傍の触媒元素の量
を1×1011〜1×1014atom/cm2程度となるようにし
ておく。そして、図9(B)で示すように、図8(B)
と同様にして熱アニールによる結晶化の工程を行い、結
晶質半導体層1205を得ることができる(図8
(C))。
After that, the layer 1204 containing the catalyst element is selectively removed. For example, when this layer is formed of a Ni film, it can be removed with a solution such as nitric acid, or can be treated with an aqueous solution containing hydrofluoric acid to obtain a Ni film.
The oxide film formed over the film and the semiconductor layer 1203 having an amorphous structure can be removed at the same time. In any case, the amount of the catalyst element in the vicinity of the surface of the semiconductor layer 1203 having an amorphous structure is set to be about 1 × 10 11 to 1 × 10 14 atom / cm 2 . Then, as shown in FIG. 9B, FIG.
The crystallization step by thermal annealing is performed in the same manner as described above to obtain the crystalline semiconductor layer 1205 (FIG. 8).
(C)).

【0075】図8または図9で作製された結晶質半導体
層1105、1205から島状半導体層104〜108
を作製すれば、実施例1と同様に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。しかし、結晶化の
工程においてシリコンの結晶化を助長する触媒元素を使
用した場合、島状半導体層中には微量(1×1017〜1
×1019atomic/cm3程度)の触媒元素が残留する。勿
論、そのような状態でもTFTを完成させることが可能
であるが、残留する触媒元素を少なくともチャネル形成
領域から除去する方がより好ましかった。この触媒元素
を除去する手段の一つにリン(P)によるゲッタリング
作用を利用する手段がある。
The crystalline semiconductor layers 1105 and 1205 manufactured in FIG. 8 or FIG.
In this manner, the active matrix substrate can be completed in the same manner as in the first embodiment. However, when a catalyst element that promotes silicon crystallization is used in the crystallization step, a trace amount (1 × 10 17 to 1 × 10 17) is contained in the island-shaped semiconductor layer.
× 10 19 atomic / cm 3 ) of the catalytic element remains. Of course, the TFT can be completed in such a state, but it is more preferable to remove the remaining catalyst element from at least the channel formation region. One of the means for removing the catalytic element is a means utilizing a gettering action by phosphorus (P).

【0076】この目的におけるリン(P)によるゲッタ
リング処理は、図4(B)で説明した活性化工程で同時
に行うことができる。この様子を図10で説明する。ゲ
ッタリングに必要なリン(P)の濃度は高濃度n型不純
物領域の不純物濃度と同程度でよく、活性化工程の熱ア
ニールにより、nチャネル型TFTおよびpチャネル型
TFTのチャネル形成領域から触媒元素をその濃度でリ
ン(P)を含有する不純物領域へ偏析させることができ
る(図10で示す矢印の方向)。その結果その不純物領
域には1×1017〜1×1019atomic/cm3程度の触媒
元素が偏析した。このようにして作製したTFTはオフ
電流値が下がり、結晶性が良いことから高い電界効果移
動度が得られ、良好な特性を達成することができる。
The gettering process using phosphorus (P) for this purpose can be performed simultaneously in the activation step described with reference to FIG. This will be described with reference to FIG. The concentration of phosphorus (P) necessary for gettering may be substantially the same as the impurity concentration of the high-concentration n-type impurity region. The element can be segregated into the impurity region containing phosphorus (P) at that concentration (the direction of the arrow shown in FIG. 10). As a result, a catalyst element of about 1 × 10 17 to 1 × 10 19 atomic / cm 3 segregated in the impurity region. The TFT thus manufactured has a low off-current value and high crystallinity, so that a high field-effect mobility can be obtained and good characteristics can be achieved.

【0077】[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11(A)に示すように、図4(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した。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。
[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. 11A, a spacer including a columnar spacer is formed on the active matrix substrate in the state of FIG. 4C. 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 the material of such a spacer is not limited, for example, JSR
After applying by a spinner using NN700 manufactured by KK, a predetermined pattern is formed by exposure and development. Further, it is cured by heating at 150 to 200 ° C. in a clean oven or the like.

【0078】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11(A)で示すように、画素部に
おいてはドレイン配線153(画素電極)のコンタクト
部231と重ねてその部分を覆うように柱状スペーサ4
06を形成すると良い。コンタクト部231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231にスペーサ用の
樹脂を充填する形で柱状スペーサ406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。
また、駆動回路のTFT上にもスペーサ405a〜40
5eを形成しておく。このスペーサは駆動回路部の全面
に渡って形成しても良いし、図11で示すようにソース
配線およびドレイン配線を覆うようにして設けても良
い。
The arrangement of the spacers may be determined arbitrarily. Preferably, as shown in FIG. 11A, the pixel portion overlaps the contact portion 231 of the drain wiring 153 (pixel electrode) to cover the portion. Like columnar spacer 4
06 is preferably formed. Since the flatness of the contact portion 231 is impaired and the liquid crystal is not well aligned in this portion, the columnar spacer 406 is formed in such a manner that the contact portion 231 is filled with the resin for the spacer, so that disclination or the like is performed. Can be prevented.
The spacers 405a to 405 are also provided on the TFT of the driving circuit.
5e is formed in advance. This spacer may be formed over the entire surface of the drive circuit portion, or may be provided so as to cover the source wiring and the drain wiring as shown in FIG.

【0079】その後、配向膜407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406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上に形成したスペーサ
405a〜405eにより静電気からTFTを保護する
効果を得ることができる。また図では説明しないが、配
向膜407を先に形成してから、スペーサ406、40
5a〜405eを形成した構成としても良い。
After that, an alignment film 407 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 406 provided in the pixel portion was set to 2 μm or less. In the rubbing treatment, generation of static electricity often poses a problem, but the effect of protecting the TFT from static electricity can be obtained by the spacers 405a to 405e formed on the TFT of the driving circuit. Although not described in the drawing, after forming the alignment film 407 first, the spacers 406, 40
5a to 405e may be formed.

【0080】対向側の対向基板401には、遮光膜40
2、透明導電膜403および配向膜404を形成する。
遮光膜402はTi膜、Cr膜、Al膜などを150〜
300nm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408で貼り合わせる。シール剤408にはフ
ィラー(図示せず)が混入されていて、このフィラーと
スペーサ406、405a〜405e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409を注入する。液晶材料には公
知の液晶材料を用いれば良い。例えば、TN液晶の他
に、電場に対して透過率が連続的に変化する電気光学応
答性を示す、無しきい値反強誘電性混合液晶を用いるこ
ともできる。この無しきい値反強誘電性混合液晶には、
V字型の電気光学応答特性を示すものもある。このよう
にして図11(B)に示すアクティブマトリクス型液晶
表示装置が完成する。
The opposing substrate 401 on the opposing side has a light shielding film 40
2. A transparent conductive film 403 and an alignment film 404 are formed.
The light-shielding film 402 includes a Ti film, a Cr film, an Al film,
It is formed with a thickness of 300 nm. Then, the active matrix substrate on which the pixel portion and the driver circuit are formed and the counter substrate are attached with a sealant 408. A filler (not shown) is mixed in the sealant 408, and the two substrates are bonded at a uniform interval by the filler and the spacers 406 and 405a to 405e. After that, a liquid crystal material 409 is injected between the two substrates. A known liquid crystal material may be used as the liquid crystal material. For example, in addition to the TN liquid crystal, a thresholdless antiferroelectric mixed liquid crystal exhibiting electro-optical response in which the transmittance continuously changes with respect to an electric field can be used. In this thresholdless antiferroelectric mixed liquid crystal,
Some exhibit a V-shaped electro-optical response characteristic. Thus, the active matrix liquid crystal display device shown in FIG. 11B is completed.

【0081】図12はこのような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。実施
例1で述べたガラス基板101上に画素部604の周辺
に駆動回路として走査信号駆動回路605と画像信号駆
動回路606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607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603によ
って外部入出力端子602と接続されている。画素部6
04では走査信号駆動回路605から延在するゲート配
線群608と画像信号駆動回路606から延在するソー
ス配線群609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2
05が設けられている。
FIG. 12 is a top view of such an active matrix substrate, and is a top view showing a positional relationship between a pixel portion and a driving circuit portion, a spacer, and a sealant. A scanning signal driving circuit 605 and an image signal driving circuit 606 are provided as driving circuits around the pixel portion 604 on the glass substrate 101 described in Embodiment 1. In addition, other CPU
A signal processing circuit 607 such as a memory and a memory may be added. These drive circuits are connected to an external input / output terminal 602 by a connection wiring 603. Pixel section 6
In 04, a pixel is formed by intersecting a group of gate wirings 608 extending from the scanning signal driving circuit 605 and a group of source wirings 609 extending from the image signal driving circuit 606 in a matrix. Capacity 2
05 is provided.

【0082】図11において画素部において設けた柱状
スペーサ406は、すべての画素に対して設けても良い
が、図12で示すように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%とすることが可能である。また、駆動回路部に
設けるスペーサ405a〜405eはその全面を覆うよ
うに設けても良いし各TFTのソースおよびドレイン配
線の位置にあわせて設けても良い。図12では駆動回路
部に設けるスペーサの配置を610〜612で示す。そ
して、図12で示すシール剤619は、基板101上の
画素部604および走査信号駆動回路605、画像信号
駆動回路606、その他の信号処理回路607の外側で
あって、外部入出力端子602よりも内側に形成する。
In FIG. 11, the columnar spacer 406 provided in the pixel portion may be provided for all the pixels, but is provided every several to several tens of pixels arranged in a matrix as shown in FIG. May be. That is, the ratio of the number of spacers to the total number of pixels constituting the pixel portion is 20 to
It can be 100%. Further, the spacers 405a to 405e provided in the drive circuit portion may be provided so as to cover the entire surface or may be provided in accordance with the positions of the source and drain wirings of each TFT. In FIG. 12, the arrangement of the spacers provided in the drive circuit portion is indicated by 610 to 612. The sealant 619 shown in FIG. 12 is outside the pixel portion 604 and the scanning signal driving circuit 605, the image signal driving circuit 606, and other signal processing circuits 607 on the substrate 101, and is higher than the external input / output terminal 602. Formed inside.

【0083】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13の斜視図を用いて説明する。図1
3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604と、走査信号駆動回
路605と、画像信号駆動回路606とその他の信号処
理回路607とで構成される。画素部604には画素T
FT204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。走査信号駆動回路605と画像信号駆動回
路606からは、それぞれゲート配線122とソース配
線148が画素部604に延在し、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(Fl
exible Printed Circuit:FPC)613が外部入力端
子602に接続していて画像信号などを入力するのに用
いる。FPC613は補強樹脂614によって強固に接
着されている。そして接続配線603でそれぞれの駆動
回路に接続している。また、対向基板401には図示し
ていない、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 3, the active matrix substrate is a glass substrate 1
01, a pixel portion 604, a scanning signal driving circuit 605, an image signal driving circuit 606, and another signal processing circuit 607. The pixel portion 604 includes a pixel T
An FT 204 and a storage capacitor 205 are provided, and a driving circuit provided around the pixel portion is configured based on a CMOS circuit. From the scanning signal driving circuit 605 and the image signal driving circuit 606, a gate wiring 122 and a source wiring 148 extend to the pixel portion 604 and are connected to the pixel TFT 204. In addition, flexible printed wiring boards (Fl
An exible printed circuit (FPC) 613 is connected to the external input terminal 602 and used to input image signals and the like. The FPC 613 is firmly bonded by a reinforcing resin 614. The connection wiring 603 is connected to each drive circuit. Further, a light shielding film and a transparent electrode, not shown, are provided on the counter substrate 401.

【0084】このような構成の液晶表示装置は、実施例
1で示した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 structure can be formed using the active matrix substrate shown in the first embodiment. When the active matrix substrate described in Embodiment 1 is used, a transmission type liquid crystal display device can be obtained.

【0085】[実施例5]図14は実施例1〜2で示し
たアクティブマトリクス基板の回路構成の一例であり、
直視型の表示装置の回路構成を示す図である。このアク
ティブマトリクス基板は、画像信号駆動回路606、走
査信号駆動回路(A)(B)605、画素部604を有
している。尚、本明細書中において記した駆動回路と
は、画像信号駆動回路606、走査信号駆動回路605
を含めた総称である。
Embodiment 5 FIG. 14 shows an example of the circuit configuration of the active matrix substrate shown in Embodiments 1 and 2.
FIG. 3 is a diagram illustrating a circuit configuration of a direct-view display device. This active matrix substrate includes an image signal driving circuit 606, scanning signal driving circuits (A) and (B) 605, and a pixel portion 604. Note that the driving circuits described in this specification include an image signal driving circuit 606 and a scanning signal driving circuit 605.
Is a generic term that includes

【0086】画像信号駆動回路606は、シフトレジス
タ回路501a、レベルシフタ回路502a、バッファ
回路503a、サンプリング回路504を備えている。
また、走査信号駆動回路(A)(B)185は、シフト
レジスタ回路501b、レベルシフタ回路502b、バ
ッファ回路503bを備えている。
The image signal driving circuit 606 includes a shift register circuit 501a, a level shifter circuit 502a, a buffer circuit 503a, and a sampling circuit 504.
Each of the scanning signal driving circuits (A) and (B) 185 includes a shift register circuit 501b, a level shifter circuit 502b, and a buffer circuit 503b.

【0087】シフトレジスタ回路501a、501bは
駆動電圧が5〜16V(代表的には10V)であり、こ
の回路を形成するCMOS回路のTFTは、図4(C)
の第1のpチャネル型TFT(A)200aと第1のn
チャネル型TFT(A)201aで形成する。或いは、
図5(A)で示す第1のpチャネル型TFT(B)20
0bと第1のnチャネル型TFT(B)201bで形成
しても良い。また、レベルシフタ回路502a、502
bやバッファ回路503a、503bは駆動電圧が14
〜16Vと高くなるので図5(A)で示すようなマルチ
ゲートのTFT構造とすることが望ましい。マルチゲー
ト構造でTFTを形成すると耐圧が高まり、回路の信頼
性を向上させる上で有効である。
The shift register circuits 501a and 501b have a drive voltage of 5 to 16 V (typically 10 V), and the TFT of the CMOS circuit forming this circuit is shown in FIG.
Of the first p-channel TFT (A) 200a and the first n
It is formed of a channel type TFT (A) 201a. Or,
The first p-channel TFT (B) 20 shown in FIG.
0b and the first n-channel TFT (B) 201b. Also, level shifter circuits 502a, 502
b and the buffer circuits 503a and 503b have a drive voltage of 14
Since the voltage becomes as high as 1616 V, a multi-gate TFT structure as shown in FIG. Forming a TFT with a multi-gate structure increases the breakdown voltage, which is effective in improving the reliability of the circuit.

【0088】サンプリング回路504はアナログスイッ
チから成り、駆動電圧が14〜16Vであるが、極性が
交互に反転して駆動される上、オフ電流値を低減させる
必要があるため、図4(C)で示す第2のpチャネル型
TFT(A)202aと第2のnチャネル型TFT
(A)203aで形成することが望ましい。或いは、オ
フ電流値を効果的に低減させるために図5(B)で示す
第2のpチャネル型TFT(B)200bと第2のnチ
ャネル型TFT(B)201bで形成しても良い。
The sampling circuit 504 is composed of an analog switch and has a drive voltage of 14 to 16 V. However, since the polarity is alternately inverted and the off-current value needs to be reduced, the sampling circuit 504 shown in FIG. And the second p-channel TFT (A) 202a and the second n-channel TFT
(A) It is desirable to form it with 203a. Alternatively, a second p-channel TFT (B) 200b and a second n-channel TFT (B) 201b illustrated in FIG. 5B may be formed in order to effectively reduce the off-state current.

【0089】また、画素部は駆動電圧が14〜16Vで
あり、低消費電力化の観点からサンプリング回路よりも
さらにオフ電流値を低減することが要求され、図4
(C)で示す画素TFT204のようにマルチゲート構
造を基本とする。
The driving voltage of the pixel portion is 14 to 16 V, and it is required to further reduce the off-current value as compared with the sampling circuit from the viewpoint of low power consumption.
The multi-gate structure is basically used like the pixel TFT 204 shown in FIG.

【0090】尚、本実例の構成は、実施例1〜2に示し
た工程に従ってTFTを作製することによって容易に実
現することができる。本実施例では、画素部と駆動回路
の構成のみを示しているが、実施例1〜2の工程に従え
ば、その他にも信号分割回路、分周波回路、D/Aコン
バータ、γ補正回路、オペアンプ回路、さらにメモリ回
路や演算処理回路などの信号処理回路、あるいは論理回
路を同一基板上に形成することが可能である。このよう
に、本発明は同一基板上に画素部とその駆動回路とを含
む半導体装置、例えば信号制御回路および画素部を具備
した液晶表示装置を実現することができる。
The structure of this embodiment can be easily realized by manufacturing a TFT according to the steps shown in the first and second embodiments. In the present embodiment, only the configuration of the pixel portion and the driving circuit is shown. However, according to the steps of the first and second embodiments, a signal dividing circuit, a frequency dividing circuit, a D / A converter, a γ correction circuit An operational amplifier circuit, a signal processing circuit such as a memory circuit or an arithmetic processing circuit, or a logic circuit can be formed over the same substrate. As described above, the present invention can realize a semiconductor device including a pixel portion and a driver circuit over the same substrate, for example, a liquid crystal display device including a signal control circuit and a pixel portion.

【0091】[実施例6]本発明は、電蝕の起きない、
導電性金属配線とITO膜の積層構造を決めるものであ
り、これは導電性金属配線の機械的強度を高める手段と
して応用できる。本実施例では、ガラス基板上の、フレ
キシブルプリント回路基板を接続する端子部分である導
電性金属配線を、ITO膜を上に形成することで、機械
的強度を高めている。ITOを用いる理由は、前記ガラ
ス基板に、液晶表示装置やEL型表示装置を作製される
場合、導電性金属配線形成後に成膜されるため、工程が
増えることがないからである。この工程を図16を用い
て説明する。
[Embodiment 6] In the present invention, no electrolytic corrosion occurs.
This determines the laminated structure of the conductive metal wiring and the ITO film, and can be applied as a means for increasing the mechanical strength of the conductive metal wiring. In this embodiment, the mechanical strength is increased by forming a conductive metal wiring, which is a terminal portion for connecting the flexible printed circuit board, on the glass substrate on the ITO film. The reason why ITO is used is that when a liquid crystal display device or an EL display device is manufactured on the glass substrate, the film is formed after the conductive metal wiring is formed, so that the number of steps is not increased. This step will be described with reference to FIG.

【0092】図16(A),(B)は層間絶縁膜270
1、2702、2703形成工程を説明している。層間
絶縁膜は絶縁性、密着性を持たせる目的で形成するが、
ガラス上でこれが達成されれば無くても差し支えない。
(C)では、導電性金属配線2704を形成している。
導電性金属配線は、実施例1同様、3層以上の構造にな
る様形成する。また、Al酸化層2705が十分形成さ
れない場合、酸素プラズマ、熱酸化を用いてもよい。
(D)では、導電性金属配線の上にITO膜2706を
形成している。この例では、導電性金属配線が形成され
ていない部分にもITO膜を残している。(E)では、
端子になる部分以外にスペーサ2707を形成してい
る。この状態より、公知の技術でフレキシブルプリント
回路基板を貼合わせることができる。
FIGS. 16A and 16B show an interlayer insulating film 270.
The steps of forming 1, 2702, and 2703 are described. The interlayer insulating film is formed for the purpose of imparting insulation and adhesion.
If this is achieved on glass, it need not be.
In (C), a conductive metal wiring 2704 is formed.
The conductive metal wiring is formed so as to have a structure of three or more layers as in the first embodiment. In the case where the Al oxide layer 2705 is not sufficiently formed, oxygen plasma or thermal oxidation may be used.
In (D), an ITO film 2706 is formed on the conductive metal wiring. In this example, the ITO film is also left in a portion where the conductive metal wiring is not formed. (E)
A spacer 2707 is formed in a portion other than a portion to be a terminal. From this state, the flexible printed circuit board can be bonded by a known technique.

【0093】[実施例7]本発明を実施して作製された
アクティブマトリクス基板および液晶表示装置並びにE
L型表示装置は様々な電気光学装置に用いることができ
る。そして、そのような電気光学装置を表示媒体として
組み込んだ電子機器全てに本発明を適用することがでで
きる。電子機器としては、パーソナルコンピュータ、デ
ジタルカメラ、ビデオカメラ、携帯情報端末(モバイル
コンピュータ、携帯電話、電子書籍など)、ナビゲーシ
ョンシステムなどが上げられる。
[Embodiment 7] An active matrix substrate, a liquid crystal display device, and an E manufactured according to the present invention are manufactured.
The L-type display device can be used for various electro-optical devices. The present invention can be applied to all electronic devices incorporating such an electro-optical device as a display medium. Examples of the electronic device include a personal computer, a digital camera, a video camera, a portable information terminal (such as a mobile computer, a mobile phone, and an electronic book), and a navigation system.

【0094】図17(A)は携帯情報端末であり、本体
2201、画像入力部2202、受像部2203、操作
スイッチ2204、表示装置2205で構成される。本
発明は表示装置2205やその他の信号制御回路に適用
することができる。
FIG. 17A shows a portable information terminal, which comprises a main body 2201, an image input section 2202, an image receiving section 2203, operation switches 2204, and a display device 2205. The present invention can be applied to the display device 2205 and other signal control circuits.

【0095】このような携帯型情報端末は、屋内はもと
より屋外で使用されることも多い。長時間の使用を可能
とするためにはバックライト使用せず、外光を利用する
反射型の液晶表示装置が低消費電力型として適している
が、周囲が暗い場合にはバックライトを設けた透過型の
液晶表示装置が適している。このような背景から反射型
と透過型の両方の特徴を兼ね備えたハイブリット型の液
晶表示装置が開発されているが、本発明はこのようなハ
イブリット型の液晶表示装置にも適用できる。表示装置
2205はタッチパネル3002、液晶表示装置300
3、LEDバックライト3004により構成されてい
る。タッチパネル3002は携帯型情報端末の操作を簡
便にするために設けている。タッチパネル3002の構
成は、一端にLEDなどの発光素子3100を、他の一
端にフォトダイオードなどの受光素子3200が設けら
れ、その両者の間に光路が形成されている。このタッチ
パネル3002を押して光路を遮ると受光素子3200
の出力が変化するので、この原理を用いて発光素子と受
光素子を液晶表示装置上でマトリクス状に配置させるこ
とにより、入力媒体として機能させることができる。
[0095] Such portable information terminals are often used not only indoors but also outdoors. In order to enable long-term use, no backlight is used, and a reflective liquid crystal display device that uses external light is suitable as a low-power-consumption type, but a backlight is provided when the surroundings are dark. A transmissive liquid crystal display device is suitable. Against this background, a hybrid type liquid crystal display device having both the reflection type and the transmission type features has been developed, but the present invention can also be applied to such a hybrid type liquid crystal display device. The display device 2205 includes a touch panel 3002 and a liquid crystal display device 300
3. It is composed of an LED backlight 3004. The touch panel 3002 is provided to simplify the operation of the portable information terminal. In the configuration of the touch panel 3002, a light emitting element 3100 such as an LED is provided at one end, and a light receiving element 3200 such as a photodiode is provided at the other end, and an optical path is formed between the two. When the optical path is interrupted by pressing the touch panel 3002, the light receiving element 3200
Since the output of the light-emitting element changes, the light-emitting element and the light-receiving element are arranged in a matrix on the liquid crystal display device using this principle, so that the element can function as an input medium.

【0096】図17(B)はハイブリット型の液晶表示
装置の画素部の構成であり、画素TFT204および保
持容量205上の第2の層間絶縁膜上にドレイン配線2
63と画素電極262が設けられている。このような構
成は、実施例1を適用すれば形成することができる。こ
のときドレイン配線は実施例1で示したような積層構造
を成し、画素電極を兼ねる構成としている。画素電極2
62は実施例1で説明した透明導電膜材料を用いて形成
する。液晶表示装置3003をこのようなアクティブマ
トリクス基板から作製することで携帯型情報端末に好適
に用いることができる。
FIG. 17B shows a structure of a pixel portion of a hybrid type liquid crystal display device. The drain wiring 2 is formed on the pixel TFT 204 and the second interlayer insulating film on the storage capacitor 205.
63 and a pixel electrode 262 are provided. Such a configuration can be formed by applying the first embodiment. At this time, the drain wiring has a laminated structure as shown in Embodiment 1, and is configured to also serve as a pixel electrode. Pixel electrode 2
Reference numeral 62 is formed using the transparent conductive film material described in the first embodiment. By manufacturing the liquid crystal display device 3003 from such an active matrix substrate, the liquid crystal display device 3003 can be suitably used for a portable information terminal.

【0097】図18(A)はパーソナルコンピュータで
あり、マイクロプロセッサやメモリーなどを備えた本体
2001、画像入力部2002、表示装置2003、キ
ーボード2004で構成される。本発明は表示装置20
03やその他の信号処理回路を形成することができる。
FIG. 18A shows a personal computer, which comprises a main body 2001 having a microprocessor, a memory, and the like, an image input unit 2002, a display device 2003, and a keyboard 2004. The present invention relates to a display device 20.
03 and other signal processing circuits can be formed.

【0098】図18(B)はビデオカメラであり、本体
2101、表示装置2102、音声入力部2103、操
作スイッチ2104、バッテリー2105、受像部21
06で構成される。本発明は表示装置2102やその他
の信号制御回路に適用することができる。
FIG. 18B shows a video camera, which includes a main body 2101, a display device 2102, an audio input unit 2103, an operation switch 2104, a battery 2105, and an image receiving unit 21.
06. The present invention can be applied to the display device 2102 and other signal control circuits.

【0099】図18(D)はプログラムを記録した記録
媒体(以下、記録媒体と呼ぶ)を用いるプレーヤーであ
り、本体2401、表示装置2402、スピーカー部2
403、記録媒体2404、操作スイッチ2405で構
成される。尚、記録媒体にはDVD(Digital Versati
le Disc)やコンパクトディスク(CD)などを用い、
音楽プログラムの再生や映像表示、ビデオゲームやイン
ターネットを介した情報表示などを行うことができる。
本発明は表示装置2402やその他の信号制御回路に好
適に利用することができる。
FIG. 18D shows a player using a recording medium on which a program is recorded (hereinafter, referred to as a recording medium).
403, a recording medium 2404, and operation switches 2405. The recording medium is a DVD (Digital Versati
le Disc) and compact disc (CD)
Playback of music programs, video display, information display via video games and the Internet, and the like can be performed.
The present invention can be suitably used for the display device 2402 and other signal control circuits.

【0100】図18(E)はデジタルカメラであり、本
体2501、表示装置2502、接眼部2503、操作
スイッチ2504、受像部(図示しない)で構成され
る。本発明は表示装置2502やその他の信号制御回路
に適用することができる。
FIG. 18E shows a digital camera, which comprises a main body 2501, a display device 2502, an eyepiece section 2503, operation switches 2504, and an image receiving section (not shown). The present invention can be applied to the display device 2502 and other signal control circuits.

【0101】図19(A)はフロント型プロジェクター
であり、光源光学系および表示装置2601、スクリー
ン2602で構成される。本発明は表示装置やその他の
信号制御回路に適用することができる。図19(B)は
リア型プロジェクターであり、本体2701、光源光学
系および表示装置2702、ミラー2703、スクリー
ン2704で構成される。本発明は表示装置やその他の
信号制御回路に適用することができる。
FIG. 19A shows a front type projector, which comprises a light source optical system, a display device 2601, and a screen 2602. The present invention can be applied to a display device and other signal control circuits. FIG. 19B illustrates a rear projector, which includes a main body 2701, a light source optical system and a display device 2702, a mirror 2703, and a screen 2704. The present invention can be applied to a display device and other signal control circuits.

【0102】なお、図19(C)に、図19(A)およ
び図19(B)における光源光学系および表示装置26
01、2702の構造の一例を示す。光源光学系および
表示装置2601、2702は光源光学系2801、ミ
ラー2802、2804〜2806、ダイクロイックミ
ラー2803、ビームスプリッター2807、液晶表示
装置2808、位相差板2809、投射光学系2810
で構成される。投射光学系2810は複数の光学レンズ
で構成される。図19(C)では液晶表示装置2808
を三つ使用する三板式の例を示したが、このような方式
に限定されず、単板式の光学系で構成しても良い。ま
た、図19(C)中で矢印で示した光路には適宣光学レ
ンズや偏光機能を有するフィルムや位相を調節するため
のフィルムや、IRフィルムなどを設けても良い。ま
た、図19(D)は図19(C)における光源光学系2
801の構造の一例を示した図である。本実施例では、
光源光学系2801はリフレクター2811、光源28
12、レンズアレイ2813、2814、偏光変換素子
2815、集光レンズ2816で構成される。尚、図1
9(D)に示した光源光学系は一例であって図示した構
成に限定されるものではない。
FIG. 19C shows the light source optical system and the display device 26 shown in FIGS. 19A and 19B.
01 and 2702 are shown as examples. A light source optical system and display devices 2601 and 2702 include a light source optical system 2801, mirrors 2802 and 2804 to 2806, a dichroic mirror 2803, a beam splitter 2807, a liquid crystal display device 2808, a phase difference plate 2809, and a projection optical system 2810.
It consists of. The projection optical system 2810 includes a plurality of optical lenses. FIG. 19C illustrates a liquid crystal display device 2808.
Although an example of a three-plate system using three is shown, the present invention is not limited to such a system, and a single-plate optical system may be used. An optical path indicated by an arrow in FIG. 19C may be provided with a suitable optical lens, a film having a polarizing function, a film for adjusting a phase, an IR film, or the like. FIG. 19D shows the light source optical system 2 shown in FIG. 19C.
801 is a diagram showing an example of the structure of FIG. In this embodiment,
The light source optical system 2801 includes a reflector 2811 and a light source 28.
12, a lens array 2813, 2814, a polarization conversion element 2815, and a condenser lens 2816. FIG.
The light source optical system shown in FIG. 9D is an example, and is not limited to the illustrated configuration.

【0103】また、ここでは図示しなかったが、本発明
はその他にも、ナビゲーションシステムやイメージセン
サの読み取り回路など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。また、本
実施例の電子機器は実施例1〜4の技術を用いて実現す
ることができる。
Although not shown here, the present invention can also be applied to a navigation system, a reading circuit of an image sensor, and the like. 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. Further, the electronic apparatus of the present embodiment can be realized by using the techniques of Embodiments 1 to 4.

【0104】[0104]

【発明の効果】本発明を用いることで、透明導電膜を用
いた半導体装置の製造において、その歩留まりを向上さ
せ、工程を削減することができる。
According to the present invention, in the manufacture of a semiconductor device using a transparent conductive film, the yield can be improved and the number of steps can be reduced.

【0105】本発明の半導体装置の作製方法に従えば、
駆動回路部のpチャネル型TFT、nチャネル型TFT
および画素TFTをゲート電極と重なるLDD構造とし
たアクティブマトリクス基板を5枚のフォトマスクで製
造することができる。このようなアクティブマトリクス
基板から透過型の液晶表示装置を6枚のフォトマスクで
製造することができる。
According to the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention,
P-channel TFT and N-channel TFT for drive circuit
In addition, an active matrix substrate having an LDD structure in which a pixel TFT overlaps with a gate electrode can be manufactured using five photomasks. From such an active matrix substrate, a transmission type liquid crystal display device can be manufactured with six photomasks.

【0106】[0106]

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

【図1】 画素TFT、駆動回路のTFTの作製工程を
示す断面図。
FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a manufacturing process of a pixel TFT and a TFT of a driver circuit.

【図2】 画素TFT、駆動回路のTFTの作製工程を
示す断面図。
FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a manufacturing process of a pixel TFT and a TFT of a driver circuit.

【図3】 画素TFT、駆動回路のTFTの作製工程を
示す断面図。
FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating a manufacturing process of a pixel TFT and a TFT of a driver circuit.

【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】 駆動回路のTFTの構成を示す断面図。FIG. 5 is a cross-sectional view illustrating a structure of a TFT of a driver circuit.

【図6】 画素TFTの構成を示す断面図。FIG. 6 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a pixel TFT.

【図7】 画素部の画素を示す上面図。FIG. 7 is a top view illustrating pixels in a pixel portion.

【図8】 結晶質半導体層の作製工程を示す断面図。FIG. 8 is a cross-sectional view illustrating a manufacturing process of a crystalline semiconductor layer.

【図9】 結晶質半導体層の作製工程を示す断面図。FIG. 9 is a cross-sectional view illustrating a manufacturing process of a crystalline semiconductor layer.

【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】 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. 11 is a cross-sectional view illustrating a manufacturing process of an active matrix liquid crystal display device.

【図12】 液晶表示装置の入出力端子、配線、回路配
置、スペーサ、シール剤の配置を説明する上面図。
FIG. 12 is a top view illustrating input / output terminals, wiring, circuit arrangement, spacers, and sealants of a liquid crystal display device.

【図13】 液晶表示装置の構造を示す斜視図。FIG. 13 is a perspective view illustrating a structure of a liquid crystal display device.

【図14】 液晶表示装置の回路構成を説明するブロッ
ク図。
FIG. 14 is a block diagram illustrating a circuit configuration of a liquid crystal display device.

【図15】 TFTの断面図とLDD領域の構成を説明
する図。
15A and 15B are a cross-sectional view of a TFT and a diagram illustrating a configuration of an LDD region.

【図16】 FPC接続部において配線/ITO積層構
造の作製工程を示す断面図。
FIG. 16 is a cross-sectional view showing a step of manufacturing a wiring / ITO laminated structure in an FPC connection portion.

【図17】 携帯型情報端末の一例を示す図。FIG. 17 illustrates an example of a portable information terminal.

【図18】 半導体装置の一例を示す図。FIG. 18 illustrates an example of a semiconductor device.

【図19】 投影型液晶表示装置の構成を示す図。FIG. 19 illustrates a configuration of a projection-type liquid crystal display device.

【図20】 逆スタガー型構造のTFTにおける画素部
の構成を示す断面図。
FIG. 20 is a cross-sectional view illustrating a structure of a pixel portion in an inverted staggered TFT.

【図21】 本願発明におけるITO/配線積層サンプ
ル構造のTEM写真。
FIG. 21 is a TEM photograph of an ITO / wiring laminated sample structure according to the present invention.

【図22】 アルミニウム膜とITO膜を積層し、パタ
ーニング、エッチングしたときの光学顕微鏡写真。
FIG. 22 is an optical microscope photograph when an aluminum film and an ITO film are laminated, patterned, and etched.

【図23】 本願発明におけるITO/配線積層を形成
したときの光学顕微鏡写真。
FIG. 23 is an optical microscope photograph when an ITO / wiring laminate according to the present invention is formed.

【図24】 本願発明における薄膜境界及び界面でのE
DX測定結果。
FIG. 24 shows E at the thin film boundary and interface in the present invention.
DX measurement results.

【図25】 本願発明における薄膜境界及び界面でのE
DX測定結果。
FIG. 25 shows E at the thin film boundary and interface in the present invention.
DX measurement results.

【図26】 本願発明における薄膜境界及び界面でのE
DX測定結果。
FIG. 26 shows E at the thin film boundary and interface in the present invention.
DX measurement results.

【図27】 本願発明における薄膜境界及び界面でのE
DX測定結果。
FIG. 27 shows E at the thin film boundary and interface in the present invention.
DX measurement results.

【図28】 本願発明における薄膜境界及び界面でのE
DX測定結果。
FIG. 28 shows E at the thin film boundary and interface in the present invention.
DX measurement results.

【図29】 本願発明における薄膜境界及び界面でのE
DX測定結果。
FIG. 29 shows E at the thin film boundary and interface in the present invention.
DX measurement results.

【図30】 本願発明における薄膜境界及び界面でのE
DX測定結果。
FIG. 30 shows E at the thin film boundary and interface in the present invention.
DX measurement results.

【図31】 本願発明における薄膜境界及び界面でのE
DX測定結果。
FIG. 31 shows E at a thin film boundary and an interface in the present invention.
DX measurement results.

【図32】 本願発明における薄膜中のEDX測定結
果。
FIG. 32 shows the result of EDX measurement in a thin film according to the present invention.

【図33】 本願発明における薄膜中のEDX測定結
果。
FIG. 33 shows the result of EDX measurement in a thin film according to the present invention.

【図34】 本願発明における薄膜中のEDX測定結
果。
FIG. 34 shows the result of EDX measurement in a thin film according to the present invention.

【図35】 本願発明における薄膜中のEDX測定結
果。
FIG. 35 shows the result of EDX measurement in a thin film according to the present invention.

【図36】 本願発明における薄膜中のEDX測定結
果。
FIG. 36 shows the results of EDX measurement in a thin film according to the present invention.

───────────────────────────────────────────────────── 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 29/78 616J (72)発明者 秋元 健吾 神奈川県厚木市長谷398番地 株式会社半 導体エネルギー研究所内 Fターム(参考) 2H092 GA50 GA51 HA04 HA06 JA24 JA46 KA03 KA04 KA05 KA12 KB04 KB13 MA08 MA14 MA19 MA30 NA27 NA29 PA03 PA06 5C094 AA42 AA43 BA03 BA43 CA19 CA24 DA14 DA15 EA04 EA07 EB02 FB12 FB14 FB15 HA06 HA08 HA10 5F110 AA01 AA06 AA16 AA26 AA30 BB02 BB04 CC02 DD01 DD02 DD13 DD14 DD15 DD17 EE04 EE14 EE22 EE23 EE28 EE44 FF02 FF04 FF12 FF28 FF30 FF36 GG01 GG02 GG13 GG28 GG32 GG43 GG45 GG51 GG52 HJ01 HJ04 HJ12 HJ23 HL01 HL03 HL04 HL12 HL22 HL23 HL27 HM15 HM18 NN03 NN04 NN22 NN23 NN24 NN27 NN35 NN36 NN72 NN78 PP01 PP02 PP03 PP34 PP35 QQ09 QQ11 QQ24 QQ25 QQ28 ──────────────────────────────────────────────────の Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) H01L 29/78 616J (72) Inventor Kengo Akimoto 398 Hase, Atsugi-shi, Kanagawa Japan Semiconductor Energy Laboratory F Term (reference) 2H092 GA50 GA51 HA04 HA06 JA24 JA46 KA03 KA04 KA05 KA12 KB04 KB13 MA08 MA14 MA19 MA30 NA27 NA29 PA03 PA06 5C094 AA42 AA43 BA03 BA43 CA19 CA24 DA14 DA15 EA04 EA07 EB02 FB12 FB14 A10 HA10 BB04 CC02 DD01 DD02 DD13 DD14 DD15 DD17 EE04 EE14 EE22 EE23 EE28 EE44 FF02 FF04 FF12 FF28 FF30 FF36 GG01 GG02 GG13 GG28 GG32. NN72 NN78 PP01 PP02 PP03 PP34 PP35 QQ09 QQ11 QQ24 QQ25 QQ28

Claims (13)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】画素部を有する半導体装置において、前記
画素部に設けた画素電極は光透過性を有し、絶縁膜上に
形成され、導電性金属配線と接続しており、前記導電性
金属配線は、耐熱性金属からなる第一の導電層と、前記
第一の導電層の上に形成されたアルミニウムもしくはア
ルミニウムを主成分とする第二の導電層と、前記第二の
導電層の上に形成された耐熱性金属からなる第三の導電
層と、から成り、前記耐熱性金属は、Ti、Cr、M
o、Wから選ばれた一あるいは複数の元素を主成分と
し、前記画素電極は、前記第三の導電層の表面及び端部
に接触し、前記画素電極は、前記第一の導電層と、前記
第二の導電層の端部に接触し、前記第二の導電層と前記
画素電極との境界における、アルミニウム濃度は70at
omic%以下であり、かつ、酸素濃度は25atomic%以上で
ある領域が形成されていることを特徴とする半導体装
置。
In a semiconductor device having a pixel portion, a pixel electrode provided in the pixel portion has a light-transmitting property, is formed on an insulating film, is connected to a conductive metal wiring, The wiring includes a first conductive layer made of a heat-resistant metal, aluminum formed on the first conductive layer or a second conductive layer containing aluminum as a main component, and a wiring formed on the second conductive layer. And a third conductive layer made of a heat-resistant metal formed on the substrate, wherein the heat-resistant metal is Ti, Cr, M
o, one or more elements selected from W as a main component, the pixel electrode is in contact with the surface and end of the third conductive layer, the pixel electrode, the first conductive layer, The aluminum concentration at the boundary between the second conductive layer and the pixel electrode in contact with the end of the second conductive layer is 70 at.
A semiconductor device, wherein a region having an atomic concentration of 25 atomic% or less and an oxygen concentration of 25 atomic% or more is formed.
【請求項2】一対の基板間に液晶を挟持した半導体装置
であって、一方の基板は、画素部を有し、前記画素部に
設けた画素電極は光透過性を有し、絶縁膜上に形成さ
れ、導電性金属配線と接続しており、前記導電性金属配
線は、耐熱性金属からなる第一の導電層と、前記第一の
導電層の上に形成されたアルミニウムもしくはアルミニ
ウムを主成分とする第二の導電層と、前記第二の導電層
の上に形成された耐熱性金属からなる第三の導電層と、
から成り、前記耐熱性金属は、Ti、Cr、Mo、Wか
ら選ばれた一あるいは複数の元素を主成分とし、前記画
素電極は、前記第三の耐熱性金属からなる薄膜層の表面
及び端部に接触し、前記画素電極は、前記第一の耐熱性
金属からなる薄膜層と、前記第二の薄膜の端部に接触
し、前記第二の導電層と前記画素電極との境界におけ
る、アルミニウム濃度は70atomic%以下であり、か
つ、酸素濃度は25atomic%以上である領域が形成され
ており、透明導電膜が形成された他方の基板と、前記第
2の層間絶縁膜とに設けられた開孔に重ねて形成された
少なくとも一つの柱状スペーサを介して貼合わされてい
ることを特徴とする半導体装置。
2. A semiconductor device having a liquid crystal sandwiched between a pair of substrates, wherein one of the substrates has a pixel portion, a pixel electrode provided in the pixel portion has a light transmitting property, and is provided on an insulating film. And is connected to a conductive metal wiring. The conductive metal wiring mainly includes a first conductive layer made of a heat-resistant metal, and aluminum or aluminum formed on the first conductive layer. A second conductive layer as a component, a third conductive layer made of a heat-resistant metal formed on the second conductive layer,
Wherein the heat-resistant metal contains one or more elements selected from Ti, Cr, Mo, and W as main components, and the pixel electrode has a surface and an edge of a thin film layer made of the third heat-resistant metal. Contact, the pixel electrode, the thin film layer made of the first heat-resistant metal, contact the end of the second thin film, at the boundary between the second conductive layer and the pixel electrode, A region in which the aluminum concentration is 70 atomic% or less and the oxygen concentration is 25 atomic% or more is formed, and the region is provided on the other substrate on which the transparent conductive film is formed and on the second interlayer insulating film. A semiconductor device, which is bonded via at least one columnar spacer formed so as to overlap with an opening.
【請求項3】フレキシブルプリント回路基板が接続され
た半導体装置において、導電性金属配線は、耐熱性金属
からなる第一の導電層と、前記第一の導電層の上に形成
されたアルミニウムもしくはアルミニウムを主成分とす
る第二の導電層と、前記第二の導電層の上に形成された
耐熱性金属からなる第三の導電層と、から成り、前記耐
熱性金属は、Ti、Cr、Mo、Wから選ばれた一ある
いは複数の元素を主成分とし、前記導電性金属配線の上
に透明導電膜が形成され、前記透明導電膜は、前記第三
の導電層の表面及び端部に接触し、前記透明導電膜は、
前記第一の導電層と、前記第二の導電層の端部に接触
し、前記第二の導電層と前記画素電極との境界におけ
る、アルミニウム濃度は70atomic%以下であり、か
つ、酸素濃度は25atomic%以上である領域が形成さ
れ、前記フレキシブルプリント回路基板と、貼合わされ
ていることを特徴とする半導体装置。
3. A semiconductor device to which a flexible printed circuit board is connected, wherein the conductive metal wiring comprises a first conductive layer made of a heat-resistant metal, and aluminum or aluminum formed on the first conductive layer. And a third conductive layer made of a heat-resistant metal formed on the second conductive layer, wherein the heat-resistant metal is Ti, Cr, Mo. , W as a main component, a transparent conductive film is formed on the conductive metal wiring, and the transparent conductive film contacts a surface and an end of the third conductive layer. And the transparent conductive film is
The first conductive layer, in contact with the end of the second conductive layer, at the boundary between the second conductive layer and the pixel electrode, the aluminum concentration is 70 atomic% or less, and the oxygen concentration is A semiconductor device, wherein a region of 25 atomic% or more is formed and bonded to the flexible printed circuit board.
【請求項4】請求項1乃至請求項3のいずれか一項にお
いて、前記半導体装置は、パーソナルコンピュータ、ビ
デオカメラ、携帯型情報端末、デジタルカメラ、デジタ
ルビデオディスクプレーヤー、プロジェクターであるこ
とを特徴とする半導体装置。
4. The semiconductor device according to claim 1, wherein the semiconductor device is a personal computer, a video camera, a portable information terminal, a digital camera, a digital video disc player, and a projector. Semiconductor device.
【請求項5】請求項1乃至請求項4のいずれか一項にお
いて、 第一の導電層は、50〜150nmの厚さのTi膜の上
に、重ねてTiN膜が50〜150nmの厚さで形成さ
れ、第二の導電層はアルミニウムもしくはアルミニウム
を主成分とする膜を300〜400nmの厚さで形成さ
れ、第三の導電層はTi膜または窒化チタン膜が100
〜200nmの厚さで形成されることを特徴とする半導体
装置。
5. The TiN film according to any one of claims 1 to 4, wherein the first conductive layer has a thickness of 50 to 150 nm and a TiN film having a thickness of 50 to 150 nm stacked on the Ti film having a thickness of 50 to 150 nm. The second conductive layer is formed of aluminum or a film containing aluminum as a main component with a thickness of 300 to 400 nm, and the third conductive layer is formed of a Ti film or a titanium nitride film of 100 nm.
A semiconductor device formed to a thickness of 200 nm.
【請求項6】画素TFTを有する半導体装置の作製方法
において、駆動回路の上方に、絶縁物材料から成る層間
絶縁膜を形成する第1の工程と、前記層間絶縁膜に設け
られた開孔を介して前記画素TFTに接続する導電性金
属配線は、耐熱性金属からなる薄膜層を形成する第2の
工程と、前記耐熱性金属からなる薄膜層の上にアルミニ
ウムもしくはアルミニウムを主成分とする薄膜層を形成
する第3の工程と、前記アルミニウムもしくはアルミニ
ウムを主成分とする薄膜層の上に耐熱性金属からなる薄
膜層を形成する第4の工程と、を有し、前記耐熱性金属
は、Ti、Cr、Mo、Wから選ばれた一あるいは複数
の元素を主成分とし、前記層間絶縁膜上に前記導電性金
属配線に接続する画素電極を形成する第5の工程とを有
することを特徴とする半導体装置の作製方法。
6. A method for manufacturing a semiconductor device having a pixel TFT, comprising: a first step of forming an interlayer insulating film made of an insulating material above a driving circuit; and forming an opening provided in the interlayer insulating film. A conductive metal wiring connected to the pixel TFT through a second step of forming a thin film layer made of a heat-resistant metal; and a thin film mainly composed of aluminum or aluminum on the thin film layer made of the heat-resistant metal. A third step of forming a layer, and a fourth step of forming a thin film layer made of a heat-resistant metal on the aluminum or the thin film layer containing aluminum as a main component, wherein the heat-resistant metal comprises: A fifth step of forming a pixel electrode connected to the conductive metal wiring on the interlayer insulating film, the method including a main component containing one or more elements selected from Ti, Cr, Mo, and W. When A method for manufacturing a semiconductor device that.
【請求項7】一対の基板間に液晶を挟持した半導体装置
の作製方法において、画素部に設けた画素TFTを一方
の基板は、前記一方の基板上において、駆動回路の上方
に、層間絶縁膜を形成する第1の工程と、前記層間絶縁
膜に設けられた開孔を介して前記画素TFTに接続する
導電性金属配線は、耐熱性金属からなる薄膜層を形成す
る第2の工程と、前記耐熱性金属からなる薄膜層の上に
アルミニウムもしくはアルミニウムを主成分とする薄膜
層を形成する第3の工程と、前記アルミニウムもしくは
アルミニウムを主成分とする薄膜層の上に耐熱性金属か
らなる薄膜層を形成する第4の工程と、を有し、前記層
間絶縁膜上に前記導電性金属配線に接続する画素電極を
形成する第5の工程と、他方の基板に少なくとも透明導
電膜を形成する第6の工程と、前記開孔に重ねて形成さ
れた少なくとも一つの柱状スペーサを介して、前記一方
の基板と前記他方の基板を貼合わせる第7の工程とを有
することを特徴とする半導体装置の作製方法。
7. A method for manufacturing a semiconductor device in which a liquid crystal is sandwiched between a pair of substrates, wherein one of the substrates includes a pixel TFT provided in a pixel portion and an interlayer insulating film formed on the one substrate above a driving circuit. A second step of forming a thin film layer made of a heat-resistant metal on a conductive metal wiring connected to the pixel TFT through an opening provided in the interlayer insulating film; A third step of forming a thin film layer mainly composed of aluminum or aluminum on the thin film layer composed of heat-resistant metal, and a thin film composed of heat-resistant metal on the thin film layer mainly composed of aluminum or aluminum. Forming a pixel electrode connected to the conductive metal wiring on the interlayer insulating film, and forming at least a transparent conductive film on the other substrate. No. And a seventh step of bonding the one substrate and the other substrate through at least one columnar spacer formed so as to overlap the opening. Method.
【請求項8】フレキシブルプリント回路が接続された半
導体装置の作製方法において、導電性金属配線は、耐熱
性金属からなる薄膜層を形成する第1の工程と、前記耐
熱性金属からなる薄膜層の上にアルミニウムもしくはア
ルミニウムを主成分とする薄膜層を形成する第2の工程
と、前記アルミニウムもしくはアルミニウムを主成分と
する薄膜層の上に耐熱性金属からなる薄膜層を形成する
第3の工程と、を有し、前記導電性金属配線の上に透明
導電膜を形成する第4の工程と、前記フレキシブルプリ
ント回路基板と、前記半導体装置とを貼合わせる第5の
工程とを有することを特徴とする半導体装置の作製方
法。
8. A method for manufacturing a semiconductor device to which a flexible printed circuit is connected, wherein the conductive metal wiring is formed by a first step of forming a thin film layer made of a heat-resistant metal, and a step of forming the thin film layer made of the heat-resistant metal. A second step of forming a thin film layer mainly composed of aluminum or aluminum thereon, and a third step of forming a thin film layer made of a heat-resistant metal on the thin film layer mainly composed of aluminum or aluminum. And a fifth step of forming a transparent conductive film on the conductive metal wiring, and a fifth step of bonding the flexible printed circuit board and the semiconductor device. Of manufacturing a semiconductor device.
【請求項9】請求項6乃至請求項8のいずれか一項にお
いて、前記導電性金属配線を形成した後、前記基板を大
気雰囲気に曝した後、酸素プラズマを用いた処理を行
い、前記アルミニウムもしくはアルミニウムを主成分と
する薄膜層の端部に、アルミニウム濃度が70atomic%
以下であり、酸素濃度が25atomic%以上である領域を
形成す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 6, wherein after the conductive metal wiring is formed, the substrate is exposed to an air atmosphere, and then a process using oxygen plasma is performed. Alternatively, the concentration of aluminum is 70 atomic% at the end of the thin film layer mainly containing aluminum.
A method for manufacturing a semiconductor device, wherein a region having an oxygen concentration of 25 atomic% or more is formed as follows.
【請求項10】請求項6乃至請求項9のいずれか一項に
おいて、前記導電性金属配線を形成した後、前記画素電
極を形成する直前に、前記画素電極を形成するチャンバ
ー内において、前記導電性金属配線を酸素プラズマを用
いた処理することを特徴とする半導体装置の作製方法。
10. The method according to claim 6, wherein after forming the conductive metal wiring and immediately before forming the pixel electrode, the conductive metal wiring is formed in a chamber in which the pixel electrode is formed. A method for manufacturing a semiconductor device, comprising: treating a conductive metal wiring using oxygen plasma.
【請求項11】請求項6乃至請求項10のいずれか一項
において、前記導電性金属配線をプラズマによるエッチ
ングで形成した後、減圧雰囲気を保ちながら、前記導電
性金属配線を弗素プラズマと酸素プラズマを用いた処理
をすることを特徴とする半導体装置の作製方法。
11. The conductive metal wiring according to claim 6, wherein said conductive metal wiring is formed by etching with plasma and then said conductive metal wiring is formed by fluorine plasma and oxygen plasma while maintaining a reduced pressure atmosphere. A method for manufacturing a semiconductor device, comprising performing processing using a semiconductor device.
【請求項12】請求項6乃至請求項11のいずれか一項
において、前記導電性金属配線を形成した後、酸素を含
んだ雰囲気で加熱することを特徴とする半導体装置の作
製方法。
12. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 6, wherein the conductive metal wiring is formed and then heated in an atmosphere containing oxygen.
【請求項13】請求項6乃至請求項12のいずれか一項
において、前記半導体装置は、パーソナルコンピュー
タ、ビデオカメラ、携帯型情報端末、デジタルカメラ、
デジタルビデオディスクプレーヤー、プロジェクターで
あることを特徴とする半導体装置の作製方法。
13. The semiconductor device according to claim 6, wherein the semiconductor device is a personal computer, a video camera, a portable information terminal, a digital camera,
A method for manufacturing a semiconductor device, which is a digital video disk player or a projector.
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