JP2001326358A - Semiconductor device and its manufacturing method - Google Patents

Semiconductor device and its manufacturing method

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JP2001326358A
JP2001326358A JP2000143255A JP2000143255A JP2001326358A JP 2001326358 A JP2001326358 A JP 2001326358A JP 2000143255 A JP2000143255 A JP 2000143255A JP 2000143255 A JP2000143255 A JP 2000143255A JP 2001326358 A JP2001326358 A JP 2001326358A
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健司 笠原
Ritsuko Kawasaki
律子 河崎
Ritsukiko Nagao
里築子 長尾
Misako Nakazawa
美佐子 仲沢
Hisashi Otani
久 大谷
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To manufacture a TFT capable of operating at a high speed by a method wherein a crystalline semiconductor film which controls a position and a size of crystal particles is manufactured and the crystalline semiconductor film is used for a channel formation region of the TFT. SOLUTION: After an organic resin film is formed so as to come into contact with a substrate 1 having translucence, the organic resin film is patterned to be in a predetermined profile, and an inorganic insulation film 3 is formed so as to coat the organic resin film 2, and an amorphous semiconductor film 4 is formed so as to come into contact with the inorganic insulation film. In the amorphous semiconductor film 4, a first region 5 existing above the organic resin film 2 is successively provided so as to be pinched between second regions 5b not existing above the organic resin film 2 via the inorganic insulation film. At this time, an island-like amorphous semiconductor film 5 is formed so that the second region has a width of 0.5 μm to 5 μm from an end of the first region. And, laser beams are applied on the island-like amorphous semiconductor film, thereby obtaining a crystalline semiconductor film 7 which controls a position and a size of crystal particles.

Description

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

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、絶縁表面を有する
基板上に形成する結晶性を有する半導体膜の作製方法、
並びに前記半導体膜を活性層に用いた半導体装置の作製
方法に関する。特に、結晶性を有する半導体、すなわち
結晶質半導体で活性層を形成した薄膜トランジスタ(以
下、TFTと記す)およびおよびそれを用いた半導体装
置に関する。なお、ここでいう半導体装置には、液晶表
示装置やEL表示装置等の電気光学装置および電気光学
装置を部品として含む電子装置も含まれるものとする。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing a crystalline semiconductor film formed on a substrate having an insulating surface,
And a method for manufacturing a semiconductor device using the semiconductor film as an active layer. In particular, the present invention relates to a thin film transistor (hereinafter, referred to as TFT) having an active layer formed of a semiconductor having crystallinity, that is, a crystalline semiconductor, and a semiconductor device using the same. Note that the semiconductor device here includes an electro-optical device such as a liquid crystal display device or an EL display device, and an electronic device including the electro-optical device as a component.

【0002】[0002]

【従来の技術】絶縁表面を有する透明性基板(以下、基
板と記す)上に非晶質半導体膜を形成し、この非晶質半
導体膜を結晶化させた結晶質半導体をTFTの活性層に
用いる技術が開発されている。絶縁表面を有する透光性
基板には、バリウムホウケイ酸ガラスやアルミノホウケ
イ酸ガラスなどが多くの場合用いられている。このよう
な基板は石英ガラスに比べ耐熱性が劣るものの市販価格
は安価であり、また大面積基板を容易に製造できる利点
がある。また、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(PE
N)、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を基板として用いること注
目されており、このような基板を用いれば、大面積、軽
量かつ衝撃に強い製品を製造することが可能となる。
2. Description of the Related Art An amorphous semiconductor film is formed on a transparent substrate having an insulating surface (hereinafter, referred to as a substrate), and a crystalline semiconductor obtained by crystallizing the amorphous semiconductor film is used as an active layer of a TFT. The technology used has been developed. For a light-transmitting substrate having an insulating surface, barium borosilicate glass, aluminoborosilicate glass, or the like is used in many cases. Although such a substrate is inferior to quartz glass in heat resistance, it is inexpensive on the market and has the advantage that a large-area substrate can be easily manufactured. In addition to the glass substrate, polyethylene terephthalate (PET), polyethylene naphthalate (PE)
The use of plastics having no optical anisotropy, such as N) and polyethersulfone (PES), has attracted attention, and the use of such substrates will produce large-area, light-weight and impact-resistant products. It becomes possible.

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

【0004】通常、基板に接するように下地膜を形成
し、この下地膜に接するように非晶質半導体膜を形成
し、結晶質半導体膜はこの非晶質半導体膜をレーザーア
ニールして作製される。この結晶質半導体膜は粒径0.
1μm〜0.6μm程度の単結晶粒が集合したものであ
り、その結晶粒の位置と大きさはランダムなものであっ
た。また、このようにして基板上に形成された結晶質半
導体膜からTFTを作製するために、結晶質半導体膜は
島状のパターンに分離されるが、結晶粒の位置や大きさ
を指定して形成することはできなかった。そのため、T
FTのチャネル形成領域、ソース領域およびドレイン領
域を単一の結晶粒で形成することはほぼ不可能であっ
た。
Usually, a base film is formed so as to be in contact with a substrate, an amorphous semiconductor film is formed so as to be in contact with the base film, and a crystalline semiconductor film is formed by laser annealing the amorphous semiconductor film. You. This crystalline semiconductor film has a particle size of 0.3.
Single crystal grains of about 1 μm to 0.6 μm were aggregated, and the position and size of the crystal grains were random. In addition, in order to manufacture a TFT from the crystalline semiconductor film formed on the substrate in this manner, the crystalline semiconductor film is separated into island-like patterns. Could not be formed. Therefore, T
It was almost impossible to form the channel forming region, the source region and the drain region of the FT with a single crystal grain.

【0005】結晶粒内と比較して、結晶粒の界面(結晶
粒界)には、結晶欠陥などに起因する再結合中心や捕獲
中心が無数に存在している。この捕獲中心にキャリアが
トラップされると結晶粒界のポテンシャルが上昇しキャ
リアに対して障壁となるため、電流輸送特性が低下する
ことが知られている。特にチャネル形成領域の結晶性は
トランジスタの電気特性に重大な影響を及ぼす。チャネ
ル形成領域に多くの粒界を含むTFTにおいては、単結
晶シリコン基板に作製されるMOSトランジスタの特性
と同等なものは今日まで得られていない。
[0005] As compared with the inside of a crystal grain, an infinite number of recombination centers and trapping centers due to crystal defects and the like are present at the interface (crystal grain boundary) of the crystal grains. It is known that when carriers are trapped in the trapping center, the potential of the crystal grain boundary increases and acts as a barrier to the carriers, so that the current transport characteristics are reduced. In particular, the crystallinity of the channel formation region has a significant effect on the electrical characteristics of the transistor. In a TFT including many grain boundaries in a channel formation region, characteristics equivalent to those of a MOS transistor manufactured on a single crystal silicon substrate have not been obtained to date.

【0006】このような問題を解決するために、結晶粒
を大きく成長させる試みがなされている。例えば、「H.
Kuriyama, S. Kiyama, S. Noguchi, T. Kuwahara, S.
Ishida, T. Noda, K. Sano, H. Iwata, H. Kawahara,
M. Ousumi, S. Tsuda, S. Nakano, and Y. Kuwano : Ja
n. J. Appl. Phys., vol. 30, p3700-p3703, 1991」に
は、基板を400℃〜500℃に加熱しながら非晶質シ
リコン膜にレーザー光を照射するレーザーアニール法に
ついての報告がある。ここでは、基板を加熱すること
で、シリコン膜の冷却速度が3分の1程度まで遅くな
り、結晶粒の大粒形化ができることが示されている。
[0006] In order to solve such a problem, attempts have been made to increase the size of crystal grains. For example, `` H.
Kuriyama, S. Kiyama, S. Noguchi, T. Kuwahara, S.
Ishida, T. Noda, K. Sano, H. Iwata, H. Kawahara,
M. Ousumi, S. Tsuda, S. Nakano, and Y. Kuwano: Ja
n. J. Appl. Phys., vol. 30, p3700-p3703, 1991, reports on a laser annealing method in which an amorphous silicon film is irradiated with laser light while heating the substrate to 400 to 500 ° C. There is. Here, it is shown that by heating the substrate, the cooling rate of the silicon film is reduced to about one third, and the crystal grains can be made large.

【0007】また、「R. Ishihara and A. Burtsev : A
M-LCD '98., p153-156, 1998」では、基板と下地の酸化
シリコンとの間に高融点金属膜を形成し、この高融点金
属膜の上方に非晶質シリコン膜を形成し、エキシマレー
ザー光をその膜側と基板側の両側から照射するレーザー
アニール法についての報告がある。膜側から照射される
レーザー光は、シリコン膜に吸収されて熱に変わる。一
方、基板側から照射されるレーザー光は高融点金属膜に
吸収されて熱に変わり、高融点金属膜を高温で加熱す
る。加熱された高融点金属膜とシリコン膜の間の酸化シ
リコン層が、熱の蓄積層として働くため、溶融している
シリコン膜の冷却速度を小さくすることができる。ここ
では、高融点金属膜を任意の場所に形成することによ
り、任意の場所に最大で直径6.4μmの結晶粒を得る
ことができることが報告されている。
Further, "R. Ishihara and A. Burtsev: A
In M-LCD '98., P153-156, 1998, a refractory metal film is formed between a substrate and underlying silicon oxide, and an amorphous silicon film is formed above the refractory metal film. There is a report on a laser annealing method in which excimer laser light is irradiated from both the film side and the substrate side. Laser light emitted from the film side is absorbed by the silicon film and converted into heat. On the other hand, the laser light emitted from the substrate side is absorbed by the high melting point metal film and turned into heat, and heats the high melting point metal film at a high temperature. The silicon oxide layer between the heated refractory metal film and the silicon film acts as a heat accumulation layer, so that the cooling rate of the molten silicon film can be reduced. Here, it is reported that by forming a high-melting-point metal film at an arbitrary location, a crystal grain having a maximum diameter of 6.4 μm can be obtained at an arbitrary location.

【0008】さらに、「W. Yeh et al.: Jpn. J. Appl.
Phys., vol. 38, pp.L110-L112, 1999」では、基板上
に形成する下地膜である酸化シリコン膜を多孔質酸化シ
リコン膜にし、その上に形成する非晶質シリコン膜にレ
ーザー光を照射するレーザーアニール法についての報告
がある。多孔質酸化シリコン膜を下地膜に用いることに
より、非晶質シリコン膜から基板への熱伝導を小さくす
ることができるため、非晶質シリコン膜の冷却速度を小
さくすることができ、結晶粒の大粒形化を図る試みが報
告されている。
Further, "W. Yeh et al .: Jpn. J. Appl.
Phys., Vol. 38, pp. L110-L112, 1999 ”, a silicon oxide film as a base film formed on a substrate was made into a porous silicon oxide film, and an amorphous silicon film formed on it was irradiated with laser light. There is a report on the laser annealing method of irradiating with. By using the porous silicon oxide film as the base film, heat conduction from the amorphous silicon film to the substrate can be reduced, so that the cooling rate of the amorphous silicon film can be reduced, and the crystal grain size can be reduced. Attempts to increase the grain size have been reported.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、加熱し
ながらレーザーアニールする方法は、基板にプラスチッ
クのように耐熱性のないものを用いることはできない。
そして、比較的安価な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を基板に利用する場合にも、
耐熱性の問題から加熱温度は制限されてしまう。また、
この方法によって得られる結晶粒径は0.3μm程度で
あり十分な大きさではない。
However, in the method of laser annealing while heating, it is not possible to use a substrate having no heat resistance, such as plastic, as the substrate.
And when using relatively inexpensive barium borosilicate glass or aluminoborosilicate glass for the substrate,
The heating temperature is limited due to the problem of heat resistance. Also,
The crystal grain size obtained by this method is about 0.3 μm, which is not a sufficient size.

【0010】また、基板と下地膜との間に高融点金属膜
を形成し、その上方に非晶質シリコン膜を形成してレー
ザーアニールする方法では、この方法により形成された
半導体膜を活性層としてトップゲート型のTFTを形成
することは構造的には可能であるが、半導体膜と高融点
金属膜との間に設けられた酸化シリコン膜により寄生容
量が発生するので、消費電力が増加し、TFTの高速動
作を実現することは困難となる。一方、高融点金属膜を
ゲート電極とすることにより、ボトムゲート型または逆
スタガ型のTFTに対しては有効に適用できうると考え
られる。しかし、前記3層構造において、半導体膜の厚
さを除いたとしても、高融点金属膜と酸化シリコン層の
膜厚は、結晶化工程において適した膜厚と、TFT素子
としての特性において適した膜厚とは必ずしも一致しな
いので、結晶化工程における最適設計と素子構造の最適
設計とを両方同時に満足することはできない。
In a method of forming a refractory metal film between a substrate and a base film, forming an amorphous silicon film thereon, and performing laser annealing, the semiconductor film formed by this method is used as an active layer. Although it is structurally possible to form a top gate type TFT as described above, the parasitic capacitance is generated by the silicon oxide film provided between the semiconductor film and the refractory metal film, so that power consumption increases. It is difficult to realize a high-speed operation of the TFT. On the other hand, by using a high melting point metal film as the gate electrode, it can be considered that it can be effectively applied to a bottom gate type or inverted stagger type TFT. However, in the three-layer structure, even if the thickness of the semiconductor film is excluded, the film thickness of the refractory metal film and the silicon oxide layer is suitable for the crystallization step and for the characteristics as the TFT element. Since the film thickness does not always match, it is impossible to satisfy both the optimum design in the crystallization step and the optimum design of the element structure at the same time.

【0011】また、透光性のない高融点金属膜をガラス
基板の全面に形成すると、透過型の液晶表示装置を製作
することは不可能になってしまう。高融点金属材料とし
て使用されるクロム(Cr)膜やチタン(Ti)膜は内
部応力が高いので、ガラス基板との密着性に問題が生じ
る可能性が高い。さらに、内部応力の影響はこの上層に
形成する半導体膜へも及び、形成された結晶性半導体膜
に歪みを与える力として作用する可能性も大きい。
Further, if a high melting point metal film having no translucency is formed on the entire surface of the glass substrate, it becomes impossible to manufacture a transmission type liquid crystal display device. Since a chromium (Cr) film or a titanium (Ti) film used as a high melting point metal material has high internal stress, there is a high possibility that a problem occurs in adhesion to a glass substrate. Further, the influence of the internal stress extends to the semiconductor film formed thereon, and there is a great possibility that the internal stress acts as a force for giving a strain to the formed crystalline semiconductor film.

【0012】一方、TFTにおいて重要な特性パラメー
タであるしきい値電圧(以下、Vthと記す)を所定の範
囲内に制御するためには、チャネル形成領域の価電子制
御の他に、活性層に密接して絶縁膜で形成する下地膜や
ゲート絶縁膜の荷電欠陥密度を低減さることや、その内
部応力のバランスを考慮する必要がある。このような要
求に対して、酸化シリコン膜や酸化窒化シリコン膜など
のシリコンを構成元素として含む材料が適していた。従
って、基板と下地膜との間に高融点金属膜を設けること
は、そのバランスを崩してしまうことが懸念される。
On the other hand, in order to control a threshold voltage (hereinafter, referred to as Vth), which is an important characteristic parameter in a TFT, within a predetermined range, in addition to controlling valence electrons in a channel forming region, the active layer needs to be controlled. It is necessary to reduce the charge defect density of a base film and a gate insulating film which are closely formed by an insulating film and to consider a balance of internal stresses. In response to such demands, materials containing silicon as a constituent element, such as a silicon oxide film and a silicon oxynitride film, have been suitable. Therefore, there is a concern that providing a high melting point metal film between the substrate and the underlayer may break the balance.

【0013】そして、下地膜に多孔質酸化シリコン膜を
用い、その上に非晶質シリコン膜を形成しレーザーアニ
ールする法では、多孔質酸化シリコン膜が通常のTFT
の作製に用いられる酸化シリコン膜用のエッチャントで
あるフッ化水素(HF)系エッチャントに対するエッチ
ングレートが高く、エッチングの制御が困難になること
が予想される。
In a method in which a porous silicon oxide film is used as a base film, an amorphous silicon film is formed thereon, and laser annealing is performed, the porous silicon oxide film is made of a normal TFT.
It is anticipated that the etching rate for a hydrogen fluoride (HF) -based etchant, which is an etchant for a silicon oxide film used in the fabrication of a silicon oxide film, will be high, and it will be difficult to control the etching.

【0014】本発明はこのような問題点を解決するため
の技術であり、結晶粒の位置とその大きさを制御した結
晶質半導体膜を作製し、さらにその結晶質半導体膜をT
FTのチャネル形成領域に用いることにより高速動作が
可能なTFTを実現する。さらに、そのようなTFTを
透過型の液晶表示装置やエレクトロルミネッセンス材料
を用いた表示装置などのさまざまな半導体装置に適用で
きる技術を提供することを目的とする。
The present invention is a technique for solving such a problem, in which a crystalline semiconductor film in which the positions and the sizes of crystal grains are controlled is manufactured, and the crystalline semiconductor film is formed by T
A TFT capable of high-speed operation is realized by using the TFT in a channel formation region of an FT. Further, it is another object of the present invention to provide a technique in which such a TFT can be applied to various semiconductor devices such as a transmission type liquid crystal display device and a display device using an electroluminescence material.

【0015】[0015]

【課題を解決するための手段】そこで、本発明人らは島
状に形成した非晶質半導体膜をレーザーアニールして結
晶化する際に、島状非晶質半導体膜が加熱溶融し冷却固
化する過渡的な現象において、島状シリコン層の端から
島状シリコン層の中央領域にかけて温度勾配をもたせる
ことで、結晶核生成領域と結晶核生成速度および結晶粒
成長方向を制御することにより、結晶粒の大粒径化を図
った。
In order to solve the problem, the inventors of the present invention heated and melted the island-shaped amorphous semiconductor film and solidified it by cooling when the island-shaped amorphous semiconductor film was crystallized by laser annealing. In the transient phenomenon that occurs, a temperature gradient is provided from the edge of the island-shaped silicon layer to the central region of the island-shaped silicon layer, thereby controlling the crystal nucleation region, the crystal nucleation generation rate, and the crystal grain growth direction, thereby forming a crystal. The grain size was increased.

【0016】従来のレーザアニール法について図10に
示す。図10はTFTのチャネル形成領域における幅方
向の断面図である。ただし、本明細書中で、TFTのソ
ースとドレインを結ぶ方向をチャネル形成領域の長さ方
向とし、前記チャネル形成領域の長さ方向に垂直な方向
をチャネル形成領域の幅方向とする。図10で示すよう
に、基板2201上に酸化シリコンからなる無機絶縁膜
2202を形成し、無機絶縁膜上に島状に非晶質シリコ
ン層2203を設けた構造にレーザー光を照射すると、
非晶質シリコン層はレーザー光を吸収することにより加
熱溶融する。溶融シリコン層は、レーザ光照射終了後
に、冷却固化することで結晶質シリコン層となる(図1
0で示すこのような構成を以後構成1と記す)。構成1
の場合、レーザー照射中および照射後にシリコン層と無
機絶縁膜の界面から無機絶縁膜を経て基板に放出される
熱量は、島状シリコン層の中央領域に比べて島状シリコ
ン層の端の領域ほど大きくなる。従って、島状シリコン
層の中央領域に比べて島状シリコン層の端の領域ほど温
度は低くなる。すなわち、島状シリコン層の中央領域か
ら島状シリコン層の端の領域に向かう方向に熱流ができ
るため、島状シリコン層の端で固相化が始まり、中央領
域に向かって結晶粒が成長する。発明者らは、このよう
な構造の島状シリコン層の端からの結晶粒成長距離は最
大でも2μm程度にしかならないことを実験で確認して
いる。
FIG. 10 shows a conventional laser annealing method. FIG. 10 is a cross-sectional view in the width direction of the channel formation region of the TFT. However, in this specification, the direction connecting the source and the drain of the TFT is defined as the length direction of the channel formation region, and the direction perpendicular to the length direction of the channel formation region is defined as the width direction of the channel formation region. As shown in FIG. 10, when a structure in which an inorganic insulating film 2202 made of silicon oxide is formed over a substrate 2201 and an amorphous silicon layer 2203 is provided in an island shape over the inorganic insulating film is irradiated with laser light,
The amorphous silicon layer is heated and melted by absorbing laser light. The molten silicon layer becomes a crystalline silicon layer by being cooled and solidified after the end of laser beam irradiation (FIG. 1).
Such a configuration denoted by 0 is hereinafter referred to as Configuration 1.) Configuration 1
In the case of, the amount of heat released to the substrate from the interface between the silicon layer and the inorganic insulating film through the inorganic insulating film during and after the laser irradiation is closer to the edge region of the island-shaped silicon layer than to the central region of the island-shaped silicon layer. growing. Therefore, the temperature is lower in the region at the end of the island-shaped silicon layer than in the center region of the island-shaped silicon layer. That is, since heat flows in the direction from the central region of the island-shaped silicon layer toward the region at the edge of the island-shaped silicon layer, solidification starts at the edge of the island-shaped silicon layer, and crystal grains grow toward the central region. . The inventors have confirmed through experiments that the crystal grain growth distance from the end of the island-shaped silicon layer having such a structure is only about 2 μm at the maximum.

【0017】そのため、本発明人は、特願平11−30
4722の明細書中で、図11で示すような構成を述べ
ている。図11はチャネル形成領域における幅方向の断
面図であり、基板上2301に所定の形状を有する有機
樹脂膜2302を設け、無機絶縁膜2303、島状に非
晶質半導体膜2304を形成し、レーザーアニールし、
結晶粒の位置と大きさを制御した結晶質半導体膜を作製
する方法を述べている(図11で示すこのような構成を
以後構成2と記す)。構成2では、有機樹脂膜のような
低熱伝導率膜を非晶質半導体膜の下方に設けることで、
レーザーアニールにより加熱・溶融した液相半導体膜か
ら基板側への熱拡散速度を遅くできる。液相半導体膜が
固相状態へ変化する過程において、下層への熱拡散を抑
えることで、半導体膜の冷却速度を小さくし、粒径の大
きな結晶を形成している。
For this reason, the present inventor has disclosed in Japanese Patent Application Nos.
In the specification of 4722, a configuration as shown in FIG. 11 is described. FIG. 11 is a cross-sectional view in the width direction of a channel formation region. An organic resin film 2302 having a predetermined shape is provided over a substrate 2301, an inorganic insulating film 2303, an amorphous semiconductor film 2304 in an island shape are formed, Annealing,
A method for manufacturing a crystalline semiconductor film in which the positions and sizes of crystal grains are controlled is described (this configuration shown in FIG. 11 is hereinafter referred to as configuration 2). In the configuration 2, by providing a low thermal conductivity film such as an organic resin film below the amorphous semiconductor film,
The rate of heat diffusion from the liquid semiconductor film heated and melted by the laser annealing to the substrate side can be reduced. In the process of changing the liquid-phase semiconductor film to the solid-state, by suppressing thermal diffusion to the lower layer, the cooling rate of the semiconductor film is reduced, and crystals having a large grain size are formed.

【0018】本明細書で開示する本発明の作製方法を図
1に示す。図1はTFTのチャネル形成領域の幅方向の
断面図である。図1に示すように、透光性を有する基板
1上に接して有機樹脂膜を形成した後、前記有機樹脂膜
を所定の形状にパターニングし、前記有機樹脂膜2を覆
う無機絶縁膜3を形成し、前記無機絶縁膜に接して非晶
質半導体膜4を形成する。そして前記非晶質半導体膜3
は前記無機絶縁膜を介して前記有機樹脂膜2の上方に存
在している第一領域5aを、前記有機樹脂膜2の上方に
存在していない第二領域5bがはさむように連続して設
ける。このとき、前記第二領域は前記第一領域の端から
0.5μm〜5μmの幅になるように島状非晶質半導体
膜5を形成する。そして前記島状非晶質半導体膜にレー
ザー光を照射することによって、結晶粒の位置とその大
きさを制御した結晶質半導体膜7を作製している。
FIG. 1 shows a manufacturing method of the present invention disclosed in this specification. FIG. 1 is a cross-sectional view in the width direction of a channel forming region of a TFT. As shown in FIG. 1, after forming an organic resin film in contact with a light-transmitting substrate 1, the organic resin film is patterned into a predetermined shape, and an inorganic insulating film 3 covering the organic resin film 2 is formed. The amorphous semiconductor film 4 is formed in contact with the inorganic insulating film. And the amorphous semiconductor film 3
Is provided continuously so that the first region 5a existing above the organic resin film 2 via the inorganic insulating film is sandwiched by the second region 5b not existing above the organic resin film 2. . At this time, the island-shaped amorphous semiconductor film 5 is formed so that the second region has a width of 0.5 μm to 5 μm from the end of the first region. By irradiating the island-shaped amorphous semiconductor film with laser light, the crystalline semiconductor film 7 in which the position and the size of the crystal grain are controlled is manufactured.

【0019】このように、無機絶縁膜を介して有機樹脂
膜の上方に存在している第一領域、有機樹脂膜の上方に
存在していない第二領域を設けることで、レーザーアニ
ールして結晶化する過程において、第二領域の島状半導
体膜の端から固相化が始まり、島状半導体膜の中央部分
である第一領域に向かって結晶成長が起こる。第一領域
は下方に有機樹脂が存在するために、下方に有機樹脂が
存在しない第二領域と比較して、小さな冷却速度とな
る。結果として、島状半導体膜の端から島状半導体膜の
中央領域にかけて大きな温度勾配を実現できる。
As described above, the first region existing above the organic resin film via the inorganic insulating film and the second region not existing above the organic resin film are provided, so that the laser annealing is performed. During the formation process, solidification starts from the end of the island-shaped semiconductor film in the second region, and crystal growth occurs toward the first region, which is the central portion of the island-shaped semiconductor film. Since the first region has the organic resin below, the cooling rate is lower than that of the second region where the organic resin does not exist below. As a result, a large temperature gradient can be realized from the edge of the island-shaped semiconductor film to the central region of the island-shaped semiconductor film.

【0020】構成1、構成2および、本発明の構成の有
効性を熱伝導解析シミレーションで比較した。ガラス基
板上に形成した膜厚を、有機樹脂膜100nm、酸化珪素
膜150nm、非晶質シリコン膜55nmとし、これらの構
造にエネルギー密度0.3J/cm2、パルス半値幅3
0nsのレーザー光を照射した場合の、半導体層の溶融・
凝固過程の温度履歴を熱伝導解析シミレーションした。
ただし、有機樹脂膜の熱伝導率の正確な値は不明である
ため、本計算ではでは酸化珪素膜の1/10の熱伝導率
であるとした。
The effectiveness of the configurations 1 and 2 and the configuration of the present invention were compared by heat conduction analysis simulation. The film thickness formed on the glass substrate is 100 nm of an organic resin film, 150 nm of a silicon oxide film, and 55 nm of an amorphous silicon film. These structures have an energy density of 0.3 J / cm 2 and a pulse half width of 3
When the laser light of 0 ns is irradiated, the melting of the semiconductor layer
The temperature history of the solidification process was simulated by heat conduction analysis.
However, since the exact value of the thermal conductivity of the organic resin film is unknown, it is assumed in this calculation that the thermal conductivity is 1/10 that of the silicon oxide film.

【0021】図12に、熱伝導解析シミレーション結果
から導出した、半導体層と下地絶縁膜界面における固相
化開始時間を、構成1、構成2および本発明の構成で比
較している。図12の横軸は、島状半導体端から内部に
向かう方向の位置であり、縦軸は固相化開始時間であ
る。
FIG. 12 compares the solidification start time at the interface between the semiconductor layer and the base insulating film, which is derived from the results of the heat conduction analysis simulation, in Configurations 1, 2 and the configuration of the present invention. The horizontal axis in FIG. 12 is the position in the direction from the end of the island-shaped semiconductor to the inside, and the vertical axis is the solidification start time.

【0022】構成1の場合、島状シリコン層の端から
1.5μm以内の領域では、温度勾配ができているが、
さらに内側の領域では、温度は一定であることがわか
る。温度勾配のない領域で形成される結晶粒の位置と大
きさはランダムなものになる。島状シリコン層の端から
1.5μm以内の領域では、温度勾配があるので、島状
シリコン膜の端から固相化が始まり、島状シリコン膜の
内側への方向性ある結晶成長する。ただし、結晶成長距
離は、1.5μm以上にはならない。
In the case of the structure 1, a temperature gradient is formed in a region within 1.5 μm from the edge of the island-shaped silicon layer.
It can be seen that the temperature is constant in the further inner area. The position and size of the crystal grains formed in the region without the temperature gradient are random. In a region within 1.5 μm from the edge of the island-shaped silicon layer, there is a temperature gradient, so that solidification starts from the edge of the island-shaped silicon film, and a directional crystal grows toward the inside of the island-shaped silicon film. However, the crystal growth distance does not exceed 1.5 μm.

【0023】構成2の場合、島状シリコン層の端から
2.5μm以内の領域では、温度勾配ができているが、
さらに内側の領域では、温度は一定である。構成2で
は、低熱伝導性の有機樹脂膜が存在するために、構成1
と比較して、島状半導体膜の冷却速度は小さくなってい
る。そのため、島状半導体膜の端から内側領域に向かっ
てより大きな温度勾配が実現できている。
In the case of the configuration 2, although a temperature gradient is formed in a region within 2.5 μm from the edge of the island-shaped silicon layer,
In the region further inside, the temperature is constant. In the structure 2, the presence of the organic resin film having low thermal conductivity causes the structure 1
The cooling rate of the island-shaped semiconductor film is smaller than that of the island-shaped semiconductor film. Therefore, a larger temperature gradient can be realized from the edge of the island-shaped semiconductor film toward the inner region.

【0024】本発明の構成の場合、島状シリコン層の端
から4.5μm以内の領域で、温度勾配ができている。
本発明の構成では、島状シリコン膜の端が最も早く冷却
し易い効果と、島状シリコン膜内部で低熱伝導性の有機
樹脂膜が存在するための冷却し難い効果とが、構成2と
比較して、より有効に実現できる。つまり、構成2で
は、低熱伝導性の有機樹脂膜が島状シリコン膜の端部直
下にも存在するため、島状シリコン膜の端が最も早く冷
却し易い効果を抑制してしまう。一方、本発明の構成で
は、島状シリコン膜の端部直下には低熱伝導性の有機樹
脂膜が存在しない。結果として、島状半導体膜の端から
内側領域に向かっての広い範囲で温度勾配が形成できる
(つまり固相化開始時間差をつけることができる)た
め、結晶成長が島状シリコン内側領域にまでより効果的
に伸張できることがわかった。
In the case of the structure of the present invention, a temperature gradient is formed in a region within 4.5 μm from the edge of the island-shaped silicon layer.
In the configuration of the present invention, the effect that the edge of the island-shaped silicon film is easy to cool quickly and the effect that it is difficult to cool due to the presence of the organic resin film having low thermal conductivity inside the island-shaped silicon film are compared with the configuration 2. And can be realized more effectively. That is, in the configuration 2, since the low thermal conductivity organic resin film is also present immediately below the edge of the island-shaped silicon film, the effect that the edge of the island-shaped silicon film is easily cooled most quickly is suppressed. On the other hand, in the configuration of the present invention, the organic resin film having low thermal conductivity does not exist immediately below the edge of the island-shaped silicon film. As a result, a temperature gradient can be formed in a wide range from the edge of the island-like semiconductor film toward the inner region (that is, a solidification start time difference can be made), so that crystal growth can be performed even in the inner region of the island-like silicon. It was found that it could be stretched effectively.

【0025】図13に構成1、構成2および本発明の構
成によって形成される結晶粒を比較し、チャネル形成領
域の幅方向を断面とした鳥瞰図を示す。図13(a)、
(b)、(c)は、それぞれ本発明の構成、構成1、構
成2の場合である。
FIG. 13 shows a bird's-eye view in which the crystal grains formed by the structure 1, the structure 2 and the structure of the present invention are compared, and the cross section of the channel forming region is taken in the width direction. FIG. 13 (a),
(B) and (c) are the cases of the configuration, configuration 1 and configuration 2 of the present invention, respectively.

【0026】そこで、本発明の構成では、透光性を有す
る基板に接して所定の形状を有する有機樹脂膜と、前記
有機樹脂膜を覆う無機絶縁膜を有し、前記無機絶縁膜に
接して前記無機絶縁膜を介して前記有機樹脂膜の上方に
存在する結晶質半導体膜からなる第一領域を、前記有機
樹脂膜の上方に存在しない結晶質半導体膜からなる第二
領域によってはさむように連続して存在していることを
特徴とする半導体装置である。
Therefore, in the structure of the present invention, an organic resin film having a predetermined shape in contact with a light-transmitting substrate and an inorganic insulating film covering the organic resin film are provided. The first region formed of the crystalline semiconductor film existing above the organic resin film via the inorganic insulating film is continuously sandwiched by the second region formed of the crystalline semiconductor film not existing above the organic resin film. A semiconductor device characterized by being present as a semiconductor device.

【0027】前記第二領域は、前記第一領域の端から
0.5μm〜5μmの幅になるように島状結晶質半導体
膜が存在していることを特徴とする半導体装置である。
In the semiconductor device, the second region includes the island-shaped crystalline semiconductor film so as to have a width of 0.5 μm to 5 μm from an end of the first region.

【0028】前記無機絶縁膜は、酸化シリコン膜、窒化
シリコン膜、酸化窒化シリコン膜から選ばれた単層膜、
またはそれらの積層膜であり、その膜厚は50nm〜5
00nm(好ましくは100nm〜300nm)とす
る。
The inorganic insulating film is a single-layer film selected from a silicon oxide film, a silicon nitride film, and a silicon oxynitride film;
Or a laminated film thereof, and the film thickness is 50 nm to 5 nm.
00 nm (preferably 100 nm to 300 nm).

【0029】また、他の発明の構成として、前記基板と
前記有機樹脂膜の間に下地絶縁膜を有している構成とし
てもよい。
In another aspect of the invention, a base insulating film may be provided between the substrate and the organic resin film.

【0030】また、前記有機樹脂膜は、BCB(ベンゾ
シクロブテン)樹脂、ポリイミド系樹脂(フッ素添加ポ
リイミド)、アクリル系樹脂、シロキサン系樹脂、フッ
素添加パラキシレン、フッ素添加パリレン、テフロン、
フルオロポリアリルエーテル、PFCB、ポリシラザン
から選ばれた単層膜、またはそれらの積層膜であって、
その有機樹脂膜の熱伝導率は、1.0Wm-1-1以下で
あることを特徴としている。
The organic resin film is made of BCB (benzocyclobutene) resin, polyimide resin (fluorine-containing polyimide), acrylic resin, siloxane resin, fluorine-containing paraxylene, fluorine-containing parylene, Teflon,
A single-layer film selected from fluoropolyallyl ether, PFCB, and polysilazane, or a laminated film thereof,
The organic resin film has a thermal conductivity of 1.0 Wm -1 K -1 or less.

【0031】また、上記有機樹脂膜が、感光性を有して
いればパターニングを簡単に行うことができるため好ま
しい。
It is preferable that the organic resin film has photosensitivity because patterning can be easily performed.

【0032】そこで、上記構造を実現するための発明の
構成は、透光性を有する基板上に接して有機樹脂膜を形
成した後、前記有機樹脂膜を所定の形状にパターニング
し、前記所定の形状を有する有機樹脂膜を覆う無機絶縁
膜を形成し、前記無機絶縁膜に接して非晶質半導体膜を
形成する。そして前記非晶質半導体膜を前記無機絶縁膜
を介して前記有機樹脂膜の上方に存在している第一領域
が、前記有機樹脂膜の上方に存在していない第二領域に
よってはさむように連続して設け、前記島状非晶質半導
体膜にレーザー光を照射することによって、島状結晶質
半導体膜を形成することを特徴とする半導体装置の作製
方法である。
Therefore, the structure of the invention for realizing the above structure is to form an organic resin film in contact with a light-transmitting substrate, and then pattern the organic resin film into a predetermined shape. An inorganic insulating film covering an organic resin film having a shape is formed, and an amorphous semiconductor film is formed in contact with the inorganic insulating film. Then, the first region existing above the organic resin film with the amorphous semiconductor film interposed therebetween through the inorganic insulating film is continuously sandwiched by the second region not existing above the organic resin film. And irradiating the island-shaped amorphous semiconductor film with a laser beam to form an island-shaped crystalline semiconductor film.

【0033】前記第二領域は前記第一領域の端から0.
5μm〜5μmの幅になるように島状結晶質半導体膜を
形成することを特徴とする半導体装置の作製方法であ
る。
[0033] The second area is located at a distance of 0.1 mm from the edge of the first area.
A method for manufacturing a semiconductor device, wherein an island-shaped crystalline semiconductor film is formed to have a width of 5 μm to 5 μm.

【0034】また、上記作製方法において、無機絶縁膜
と前記非晶質半導体膜は、大気にふれることなく連続し
て形成してもよい。
In the above manufacturing method, the inorganic insulating film and the amorphous semiconductor film may be formed continuously without touching the atmosphere.

【0035】また、上記作製方法において、上記レーザ
ー光は、前記基板の表面側から照射してもよいし、前記
基板の表面側および裏面側から同時に照射してもよい。
In the above-mentioned manufacturing method, the laser beam may be irradiated from the front side of the substrate, or may be irradiated simultaneously from the front side and the back side of the substrate.

【0036】[0036]

【発明の実施の形態】本発明の実施形態について、以下
に説明する。
Embodiments of the present invention will be described below.

【0037】図1はチャネル形成領域における幅方向の
断面図である。本発明は、図1で示すように、非晶質半
導体膜4を前記無機絶縁膜3を介して前記有機樹脂膜2
の上方に存在している第一領域5aを前記有機樹脂膜2
の上方に存在していない第二領域5bがはさむように連
続して設けられ、前記第二領域は前記第一領域の端から
0.5μm〜5μmの幅になるように島状非晶質半導体
膜5を形成し、前記島状非晶質半導体膜にレーザー光6
を照射することによって、島状結晶質半導体膜7を形成
することを特徴としている。
FIG. 1 is a sectional view in the width direction of the channel forming region. In the present invention, as shown in FIG. 1, an amorphous semiconductor film 4 is formed on the organic resin film 2 with the inorganic insulating film 3 interposed therebetween.
The first region 5a present above the organic resin film 2
Is formed continuously so as to sandwich a second region 5b not present above the first region, and the second region has an island-shaped amorphous semiconductor having a width of 0.5 μm to 5 μm from an end of the first region. A film 5 is formed, and a laser beam 6 is applied to the island-shaped amorphous semiconductor film.
Is applied to form the island-shaped crystalline semiconductor film 7.

【0038】本発明のレーザーアニール法は、パルス発
振型または連続発光型のエキシマレーザー、YAGレー
ザー、またはアルゴンレーザーをその光源とし、光学系
にて線状または矩形状に島状に形成したレーザー光を半
導体膜に対して島状半導体膜が形成された基板の表側
(本明細書中では島状半導体膜が形成されている面と定
義する)もしくは裏側(本明細書中では島状半導体膜が
形成された面と反対側の面と定義する)から照射する
か、基板の表側と裏側の両方から照射する。
The laser annealing method of the present invention uses a pulse oscillation type or continuous emission type excimer laser, YAG laser, or argon laser as its light source, and forms a linear or rectangular island-like laser beam with an optical system. Is defined as the front side (in this specification, defined as the surface on which the island-shaped semiconductor film is formed) or the back side (in this specification, the island-shaped semiconductor film is (Defined as the surface opposite to the formed surface) or from both the front and back sides of the substrate.

【0039】レーザーアニール法では、照射するレーザ
ー光(またはレーザービーム)の条件を最適なものとす
ることにより半導体膜を加熱溶融させ、結晶核の発生密
度とその結晶核からの結晶成長を制御しようとしてい
る。
In the laser annealing method, the semiconductor film is heated and melted by optimizing the conditions of the laser beam (or laser beam) to be irradiated, and the generation density of crystal nuclei and the crystal growth from the crystal nuclei are controlled. And

【0040】そして、前記島状非晶質半導体膜5を結晶
化し島状結晶質半導体膜7を形成する方法にレーザーア
ニール法を用いる。本発明のレーザーアニール法は、パ
ルス発振型または連続発光型のエキシマレーザー、YA
Gレーザー、またはアルゴンレーザーをその光源とし、
光学系にて線状または矩形状に島状に形成したレーザー
光を半導体膜に対して島状半導体膜が形成された基板の
表側(本明細書中では島状半導体膜が形成されている面
と定義する)もしくは裏側(本明細書中では島状半導体
膜が形成された面と反対側の面と定義する)から照射す
るか、基板の表側と裏側の両方から照射する。
A laser annealing method is used to crystallize the island-shaped amorphous semiconductor film 5 to form the island-shaped crystalline semiconductor film 7. The laser annealing method of the present invention can be applied to a pulse oscillation type or continuous emission type excimer laser, YA
G laser or argon laser as its light source,
A laser beam formed into an island shape in a linear or rectangular shape by an optical system is applied to the front side of the substrate on which the island-shaped semiconductor film is formed with respect to the semiconductor film (the surface on which the island-shaped semiconductor film is formed in this specification). Irradiation from the back side (defined as a surface opposite to the surface on which the island-shaped semiconductor film is formed in this specification), or irradiation from both the front side and the back side of the substrate.

【0041】図2は本発明のレーザーアニール装置の光
学系の基本的な構成の一例を説明する図である。レーザ
ー発振器1101にはエキシマレーザーやYAGレーザ
ー、またはアルゴンレーザーなどを適用する。図2
(A)は光学系1100を側面から見た図であり、レー
ザー発振器1101から出たレーザー光はシリンドリカ
ルレンズアレイ1102により縦方向に分割される。こ
の分割されたレーザー光はシリンドリカルレンズ110
4により、一旦集光された後広がって、ミラー1107
で反射され、その後、シリンドリカルレンズ1108に
より照射面1109で線状レーザー光となるようにす
る。これにより、線状レーザー光の幅方向のエネルギー
分布の均一化を図ることができる。また、図2(B)は
光学系1100を上面から見た図であり、レーザー発振
器1101から出たレーザー光はシリンドリカルレンズ
アレイ1102により横方向に分割される。その後、シ
リンドリカルレンズ1105により、レーザー光は照射
面1109で一つに合成される。これにより、線状レー
ザー光の長手方向のエネルギー分布の均一化を図ること
ができる。
FIG. 2 is a view for explaining an example of the basic configuration of the optical system of the laser annealing apparatus according to the present invention. As the laser oscillator 1101, an excimer laser, a YAG laser, an argon laser, or the like is used. FIG.
(A) is a diagram of the optical system 1100 viewed from the side, and a laser beam emitted from a laser oscillator 1101 is split in a vertical direction by a cylindrical lens array 1102. The divided laser light is applied to a cylindrical lens 110.
4, the light is once condensed and then spread to form a mirror 1107
After that, the laser beam is converted into a linear laser beam on the irradiation surface 1109 by the cylindrical lens 1108. Thereby, the energy distribution in the width direction of the linear laser light can be made uniform. FIG. 2B is a diagram of the optical system 1100 as viewed from above, and the laser light emitted from the laser oscillator 1101 is divided in a horizontal direction by a cylindrical lens array 1102. After that, the laser light is combined into one at the irradiation surface 1109 by the cylindrical lens 1105. Thereby, the energy distribution in the longitudinal direction of the linear laser light can be made uniform.

【0042】なお、レーザーアニール法では、特に、波
長400nm以下のレーザー光を発するエキシマレーザー
を光源に使用すると、半導体膜を優先的に加熱すること
ができるので適している。エキシマレーザーのパルス幅
は数nsec〜数十nsec、例えば30nsecであるので、パル
ス発振周波数を30Hzとして照射すると、半導体膜は
パルスレーザー光により瞬時に加熱され、その加熱時間
よりも遥かに長い時間冷却されることになる。レーザー
光の照射が終わった直後からは無機絶縁膜を通して熱が
拡散するので、第二領域の方が急激に冷却が始まり固相
状態へ変化するのに対し、第一領域では有機樹脂膜の存
在により第二領域と比較して半導体膜から基板への熱拡
散が抑えられ、冷却速度が小さくなる。
The laser annealing method is particularly suitable when an excimer laser emitting a laser beam having a wavelength of 400 nm or less is used as a light source because the semiconductor film can be preferentially heated. Since the pulse width of the excimer laser is several nanoseconds to several tens of nanoseconds, for example, 30 nanoseconds, when the pulse oscillation frequency is set to 30 Hz, the semiconductor film is instantaneously heated by the pulse laser light, and cooled for a much longer time than the heating time Will be done. Immediately after the end of the laser beam irradiation, heat diffuses through the inorganic insulating film, so that the second region starts cooling rapidly and changes to a solid state, whereas the first region has an organic resin film. Accordingly, heat diffusion from the semiconductor film to the substrate is suppressed as compared with the second region, and the cooling rate is reduced.

【0043】有機樹脂膜2は、基板上においてTFTの
活性層(チャネル形成領域、ソース領域、ドレイン領
域、およびLDD領域が形成される半導体膜)の配置に
合わせて形成する。
The organic resin film 2 is formed on the substrate in accordance with the arrangement of the active layer of the TFT (the semiconductor film in which the channel forming region, the source region, the drain region, and the LDD region are formed).

【0044】また、有機樹脂膜2としては、熱伝導率が
1.0Wm-1-1以下、好ましくは0.3Wm-1-1
下であれば特に限定されない。この有機樹脂膜2の熱伝
導率は、基板(石英ガラス:1.4Wm-1-1)及び有
機樹脂膜上に接するシリコンを含む無機絶縁膜(1〜2
0Wm-1-1)と比べて非常に低いため、十分に半導体
膜から基板への熱拡散が抑えられる。
The organic resin film 2 is not particularly limited as long as it has a thermal conductivity of 1.0 Wm -1 K -1 or less, preferably 0.3 Wm -1 K -1 or less. The thermal conductivity of the organic resin film 2 is such that an inorganic insulating film containing silicon (1 to 2) which is in contact with the substrate (quartz glass: 1.4 Wm -1 K -1 ) and the organic resin film.
0 Wm -1 K -1 ), so that thermal diffusion from the semiconductor film to the substrate can be sufficiently suppressed.

【0045】例えば、上記有機樹脂膜2として、BCB
(ベンゾシクロブテン)樹脂、ポリイミド系樹脂(フッ
素添加ポリイミド)、アクリル系樹脂、シロキサン系樹
脂、フッ素添加パラキシレン、フッ素添加パリレン、テ
フロン、フルオロポリアリルエーテル、PFCB、ポリ
シラザン等が挙げられる。中でも、耐熱性が450℃程
度と高く、耐プラズマ性を有し、且つ平坦性を有するB
CB(ベンゾシクロブテン)樹脂が本発明に最も好まし
い。
For example, as the organic resin film 2, BCB
(Benzocyclobutene) resin, polyimide resin (fluorine-containing polyimide), acrylic resin, siloxane resin, fluorine-containing paraxylene, fluorine-containing parylene, Teflon, fluoropolyallyl ether, PFCB, polysilazane, and the like. Above all, B having high heat resistance of about 450 ° C., plasma resistance and flatness
CB (benzocyclobutene) resin is most preferred in the present invention.

【0046】また、有機樹脂膜2に無機絶縁膜3や非晶
質半導体膜等を積層するため、表面が平坦となるスピン
コート法により形成することが望ましく、パターニング
された有機樹脂膜の端部はテーパ−形状として、カバレ
ッジを良好なものとすることが望ましい。また、スピン
コート法で代表される塗布法を用いて有機樹脂膜を形成
すれば、CVD装置を用いた無機絶縁膜に比べコストが
格段に低く、複雑な成膜プロセスを必要としないため有
利である。また、パターン加工の面においても感光性の
有機樹脂膜を用いれば、フォトレジストによるフォトリ
ソグラフィを必要としないため工程を削減することがで
きる。また、感光性の有機樹脂膜を用いない場合におい
ても、無機絶縁膜のエッチングに比べ基板や下地絶縁膜
とのエッチングレートが確保しやすく、制御性も高いた
め有利である。
Further, since the inorganic insulating film 3 and the amorphous semiconductor film are laminated on the organic resin film 2, it is desirable to form the surface by a spin coating method to make the surface flat. Is preferably tapered to provide good coverage. In addition, when an organic resin film is formed using a coating method typified by a spin coating method, the cost is significantly lower than that of an inorganic insulating film using a CVD apparatus, which is advantageous because a complicated film formation process is not required. is there. In addition, if a photosensitive organic resin film is used also in the pattern processing, the number of steps can be reduced because photolithography using a photoresist is not required. In addition, even when a photosensitive organic resin film is not used, the etching rate with the substrate or the base insulating film can be easily secured and the controllability is high as compared with the case of etching the inorganic insulating film, which is advantageous.

【0047】また、有機樹脂膜2の膜厚は、100nm
〜500nmとすることが望ましい。この膜厚を調節す
ることによって、結晶化工程における冷却速度を制御す
ることができる。なお、100nmより薄い膜厚とした
場合、平坦性が悪化してしまう。また、500nmより
厚い膜厚とした場合、段差が大きすぎて積層膜を形成す
ることが困難になってしまう。
The thickness of the organic resin film 2 is 100 nm.
It is desirable to set it to 500 nm. By adjusting the film thickness, the cooling rate in the crystallization step can be controlled. When the thickness is smaller than 100 nm, the flatness is deteriorated. If the thickness is larger than 500 nm, the step is too large, and it becomes difficult to form a laminated film.

【0048】また、シリコンを構成元素とする無機絶縁
膜3としては、PCVD法、LPCVD法、またはスパ
ッタ法により酸化シリコン膜、窒化シリコン膜、酸化窒
化シリコン膜から選ばれた単層膜、または、それらの積
層膜を適宜用いることができる。この無機絶縁膜は、基
板及び有機樹脂膜からの不純物拡散を防ぐ役目と、積層
される半導体膜との密着性を向上させる役目を果たして
いる。また、有機樹脂膜としてBCB樹脂を用いた場
合、単膜での耐熱性は450℃程度であるが、これを酸
化シリコン膜で覆った場合には550℃程度の加熱処理
に耐えることができる。このように、無機絶縁膜は、有
機樹脂膜を保護する役目を果たすとともに、有機樹脂膜
の耐熱性を向上させる効果をも有している。
As the inorganic insulating film 3 containing silicon as a constituent element, a single layer film selected from a silicon oxide film, a silicon nitride film, and a silicon oxynitride film by a PCVD method, an LPCVD method, or a sputtering method, or These stacked films can be used as appropriate. The inorganic insulating film has a role of preventing impurity diffusion from the substrate and the organic resin film, and a role of improving adhesion to a stacked semiconductor film. When a BCB resin is used as the organic resin film, the heat resistance of a single film is about 450 ° C., but when this is covered with a silicon oxide film, it can withstand a heat treatment of about 550 ° C. As described above, the inorganic insulating film has a function of protecting the organic resin film and has an effect of improving the heat resistance of the organic resin film.

【0049】また、このシリコンを構成元素とする無機
絶縁膜の膜厚は、50nm〜500nm(好ましくは1
00nm〜300nm)とする。この無機絶縁膜の膜厚
が500nmより厚くなると、無機絶縁膜自体の熱容量
が大きくなるために、低熱伝導率の有機樹脂が半導体膜
から基板側への熱拡散を抑える効果が薄れる可能性が高
い。また、無機絶縁膜の膜厚が50nmより薄くなると
カバレッジが悪くなり有機樹脂膜を覆いきれなくなる恐
れがある。
The thickness of the inorganic insulating film containing silicon as a constituent element is 50 nm to 500 nm (preferably 1 nm).
00 nm to 300 nm). When the thickness of the inorganic insulating film is greater than 500 nm, the heat capacity of the inorganic insulating film itself increases, so that the effect of suppressing the thermal diffusion of the organic resin having low thermal conductivity from the semiconductor film to the substrate side is likely to be reduced. . Further, when the thickness of the inorganic insulating film is smaller than 50 nm, the coverage is deteriorated and the organic resin film may not be covered.

【0050】また、シリコンを構成元素とする無機絶縁
膜上に形成する非晶質半導体膜としては、非晶質半導体
膜や微結晶半導体膜があり、非晶質シリコンゲルマニウ
ム膜などの非晶質構造を有する化合物半導体膜を適用し
ても良い。また、非晶質半導体膜の成膜方法は、PCV
D法、LPCVD法、スパッタ法等の公知の方法を用い
ればよい。
As an amorphous semiconductor film formed on an inorganic insulating film containing silicon as an element, there are an amorphous semiconductor film and a microcrystalline semiconductor film, and an amorphous semiconductor film such as an amorphous silicon germanium film. A compound semiconductor film having a structure may be used. The method for forming an amorphous semiconductor film is PCV.
A known method such as the D method, the LPCVD method, and the sputtering method may be used.

【0051】図1を用い、本発明の作製方法における実
施の形態の一例として島状の結晶質半導体膜の作製例を
簡略に示す。
Referring to FIG. 1, an example of manufacturing an island-shaped crystalline semiconductor film will be briefly shown as an example of an embodiment of the manufacturing method of the present invention.

【0052】まず、基板1上に有機樹脂膜を形成し、パ
ターニングを施して所望の形状の有機樹脂膜2を形成す
る。(図1(A))
First, an organic resin film is formed on a substrate 1 and patterned to form an organic resin film 2 having a desired shape. (Fig. 1 (A))

【0053】次いで、有機樹脂膜2を覆う無機絶縁膜3
を形成する。続いて、無機絶縁膜3上に非晶質半導体膜
4を形成する。(図1(B))また、ここで大気に触れ
させずに無機絶縁膜3と非晶質半導体膜4とを連続成膜
して不純物の混入を低減してもよい。
Next, the inorganic insulating film 3 covering the organic resin film 2
To form Subsequently, an amorphous semiconductor film 4 is formed on the inorganic insulating film 3. (FIG. 1B) Further, here, the inorganic insulating film 3 and the amorphous semiconductor film 4 may be continuously formed without being exposed to the air to reduce the intrusion of impurities.

【0054】次いで、非晶質半導体膜をパターニング
し、第一領域5aおよび第二領域5bからなる島状の非
晶質半導体膜5を完成する。(図1(C))
Next, the amorphous semiconductor film is patterned to complete the island-shaped amorphous semiconductor film 5 composed of the first region 5a and the second region 5b. (Fig. 1 (C))

【0055】次いで、レーザー光6を照射して非晶質半
導体膜の結晶化を行い結晶質半導体膜6を形成する。
(図1(D))
Next, the amorphous semiconductor film is crystallized by irradiating laser light 6 to form a crystalline semiconductor film 6.
(Fig. 1 (D))

【0056】以下、図1に示した工程により形成された
島状の結晶質半導体膜をTFTの活性層(チャネル形成
領域、ソース領域、ドレイン領域、およびLDD領域が
形成される半導体膜)に用い、公知の方法に従ってTF
Tを作製すれば、優れた電気特性を有する半導体装置が
得られる。
Hereinafter, the island-shaped crystalline semiconductor film formed by the process shown in FIG. 1 is used as an active layer (a semiconductor film in which a channel formation region, a source region, a drain region, and an LDD region are formed) of a TFT. TF according to known methods
By manufacturing T, a semiconductor device having excellent electric characteristics can be obtained.

【0057】また、図3はチャネル形成領域における幅
方向の断面図であるが、図13に示すように下地絶縁膜
3008を設けてもよい。この下地絶縁膜3008は、
基板3001からの不純物拡散を防ぐとともに、基板3
001と有機樹脂膜3002との密着性の向上を図るこ
とができる。
FIG. 3 is a cross-sectional view in the width direction of the channel formation region. However, a base insulating film 3008 may be provided as shown in FIG. This base insulating film 3008
While preventing impurity diffusion from the substrate 3001,
001 and the organic resin film 3002 can be improved in adhesion.

【0058】なお本明細書中の「冷却速度」は、レーザー
光による溶融後の半導体膜における冷却速度を指してい
る。
The term “cooling rate” in this specification refers to a cooling rate of a semiconductor film after being melted by a laser beam.

【0059】また、図4はチャネル形成領域における幅
方向の断面図であるが、図4に示すように、結晶化の工
程は、通常のレーザーアニール法のみが適用されるもの
でなく、基板の表面側及び裏面側からレーザー光400
6を同時に照射してもよい。また、レーザー光は、パル
ス発振型または連続発光型を用いてもよい。また、レー
ザー光は、光学系にて線状ビーム、スポット状ビーム、
面状ビームなどとすることが可能であり、その形状に限
定されるものはない。
FIG. 4 is a cross-sectional view of the channel formation region in the width direction. As shown in FIG. 4, the crystallization step is not performed only by the ordinary laser annealing method. Laser light 400 from front side and back side
6 may be irradiated simultaneously. In addition, a pulse oscillation type or a continuous emission type may be used as the laser light. In addition, the laser beam is a linear beam, spot beam,
It can be a planar beam or the like, and the shape is not limited.

【0060】また、基板を加熱させながらレーザーアニ
−ル法を行ってもよい。また、熱アニール法とレーザー
アニール法とを組み合わせても良い。また、触媒元素を
用いる結晶化法を応用しても良い。
The laser annealing method may be performed while heating the substrate. Further, the thermal annealing method and the laser annealing method may be combined. Further, a crystallization method using a catalyst element may be applied.

【0061】以上の構成でなる本発明について、以下に
示す実施例でもってさらに詳細な説明を行うこととす
る。
The present invention having the above configuration will be described in more detail with reference to the following embodiments.

【実施例】[実施例1]ここでは、同一基板上に画素部
と、画素部の周辺に設ける駆動回路のTFT(nチャネ
ル型TFT及びpチャネル型TFT)を同時に作製する
方法について詳細に図11〜図13を用いて説明する。
[Embodiment 1] Here, a method for simultaneously manufacturing a pixel portion and a TFT (n-channel TFT and p-channel TFT) of a driving circuit provided around the pixel portion on the same substrate is described in detail. This will be described with reference to FIGS.

【0062】まず、透光性を有する基板1001上に有
機樹脂膜(膜厚100nm〜500nm)をスピンコー
ト法等により塗布し、焼成することで形成する。本実施
例では、有機樹脂膜としてベンゾシクロブテン膜(以
下、BCB膜と呼ぶ)をスピンコート法により塗布した
後、焼成(300℃、1時間)して200nmの膜厚を
得た。なお、本実施例で用いたBCB膜の膜厚は、スピ
ン回転数により膜厚を容易に制御することができる。ま
た、透過型表示素子(液晶パネル等)に用いない場合に
は透光性を有する基板1001が透明である必要はな
く、この後のCVD装置を使用するプロセスに対して耐
えうる耐熱性と耐プラズマ性を有するものであれば、有
機樹脂膜はBCB膜に限定されないことは言うまでもな
い。
First, an organic resin film (thickness: 100 nm to 500 nm) is formed on a light-transmitting substrate 1001 by spin coating or the like, followed by baking. In this example, a benzocyclobutene film (hereinafter, referred to as a BCB film) was applied as an organic resin film by a spin coating method, and then baked (at 300 ° C. for one hour) to obtain a film thickness of 200 nm. The thickness of the BCB film used in this embodiment can be easily controlled by the spin speed. Further, when not used for a transmissive display element (such as a liquid crystal panel), the light-transmitting substrate 1001 does not need to be transparent, and has heat resistance and resistance to a process using a subsequent CVD apparatus. It goes without saying that the organic resin film is not limited to the BCB film as long as it has a plasma property.

【0063】次いで、BCB膜を公知のフォトリソグラ
フィ法によりパターニングし、ドライエッチングにより
島状の有機樹脂膜100a〜100fを形成する。本実
施例では、O2とCF4との混合ガスを用いてドライエッ
チングを行った。ただし、島状の有機樹脂膜の位置につ
いては、後の工程で形成する島状の結晶質シリコン膜に
合わせて形成する。また、有機樹脂膜として感光性を有
する材料を用いれば、レジストを用いることなくパター
ニングを行えるため、製造工程の短縮化ができる。
Next, the BCB film is patterned by a known photolithography method, and island-shaped organic resin films 100a to 100f are formed by dry etching. In this embodiment, dry etching is performed using a mixed gas of O 2 and CF 4 . However, the position of the island-shaped organic resin film is formed in accordance with the island-shaped crystalline silicon film formed in a later step. Further, when a photosensitive material is used for the organic resin film, patterning can be performed without using a resist, so that the manufacturing process can be shortened.

【0064】次いで、島状の有機樹脂膜を覆って公知の
方法により膜厚50nm〜500nmの無機絶縁膜10
1を形成する。無機絶縁膜としては、PCVD法、LP
CVD法、スパッタ法等の公知の方法を用いて酸化シリ
コン膜、窒化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜から選ば
れた単層膜またはそれらの積層膜を用いることができ
る。ただし、窒化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜を用
いる場合は、内部応力のバランスを考慮することが必要
である。この無機絶縁膜は基板からの不純物拡散を防ぐ
目的と、後で形成される半導体膜との密着性の向上させ
る目的と、後でエッチングされる半導体膜との選択比を
確保する目的とによって形成されている。本実施例では
PCVD法により膜厚100nmの酸化シリコン膜を成
膜した。
Next, the inorganic insulating film 10 having a thickness of 50 nm to 500 nm is covered by a known method by covering the island-shaped organic resin film.
Form one. PCVD, LP
A single-layer film selected from a silicon oxide film, a silicon nitride film, and a silicon oxynitride film or a stacked film thereof can be used by a known method such as a CVD method or a sputtering method. However, when using a silicon nitride film or a silicon oxynitride film, it is necessary to consider the balance of internal stress. This inorganic insulating film is formed for the purpose of preventing impurity diffusion from the substrate, the purpose of improving the adhesion with the semiconductor film to be formed later, and the purpose of securing the selectivity with the semiconductor film to be etched later. Have been. In this embodiment, a silicon oxide film having a thickness of 100 nm is formed by a PCVD method.

【0065】次いで、無機絶縁膜上に非晶質半導体膜1
02を形成する。本実施例ではPCVD法により膜厚5
5nmの非晶質シリコン膜(アモルファスシリコン膜)
を形成した。(図5(A))また、非晶質構造を含む半
導体膜であれば非晶質シリコン膜に限定されず、例えば
微結晶半導体膜、非晶質シリコンゲルマニウム膜などの
非晶質構造を含む化合物半導体膜を用いてもよい。ま
た、無機絶縁膜と非晶質半導体膜とを大気に触れさせず
に連続成膜を行ってもよい。そして、非晶質半導体膜2
08の不要な部分をエッチング除去して103a〜10
3eを形成する。(図5(B))
Next, the amorphous semiconductor film 1 is formed on the inorganic insulating film.
02 is formed. In this embodiment, the film thickness is 5 by the PCVD method.
5nm amorphous silicon film (amorphous silicon film)
Was formed. (FIG. 5A) A semiconductor film having an amorphous structure is not limited to an amorphous silicon film, but includes an amorphous structure such as a microcrystalline semiconductor film or an amorphous silicon germanium film. A compound semiconductor film may be used. Further, the inorganic insulating film and the amorphous semiconductor film may be continuously formed without being exposed to the air. Then, the amorphous semiconductor film 2
No. 08 unnecessary portions were removed by etching.
3e is formed. (FIG. 5 (B))

【0066】次いで、非晶質半導体膜の結晶化をレーザ
ーアニ−ル法により行う。レーザービームとしては幅1
00〜1000μmの線状ビームを用い、図5(B)に
示すように基板表面側から照射する。本実施例では、パ
ルス発振型のエキシマレーザーを光源とするレーザー照
射装置を用いた。
Next, the amorphous semiconductor film is crystallized by a laser annealing method. 1 width for laser beam
Irradiation is performed from the substrate surface side as shown in FIG. 5B using a linear beam of 00 to 1000 μm. In this embodiment, a laser irradiation apparatus using a pulse oscillation type excimer laser as a light source is used.

【0067】このレーザー光の結晶化工程において、パ
ルス状のレーザー光が照射されると、島状半導体膜は瞬
時に加熱され溶融状態となる。この後、第二領域におい
ては溶融状態のシリコン膜の下面から無機絶縁膜を通
じ、基板へと順次に熱が伝導し、溶融状態のシリコン膜
は島状シリコン膜の端から冷却されていく。
In the laser light crystallization step, when a pulsed laser light is irradiated, the island-shaped semiconductor film is instantaneously heated to a molten state. Thereafter, in the second region, heat is sequentially transferred from the lower surface of the molten silicon film to the substrate through the inorganic insulating film, and the molten silicon film is cooled from the end of the island-shaped silicon film.

【0068】一方、第一領域においては、溶融状態のシ
リコン膜の下面から無機絶縁膜を通じ、有機樹脂膜、基
板へと順次に熱が伝導することで、溶融状態のシリコン
膜は徐々に冷却されていく。
On the other hand, in the first region, heat is sequentially conducted from the lower surface of the molten silicon film to the organic resin film and the substrate through the inorganic insulating film, so that the molten silicon film is gradually cooled. To go.

【0069】以上のようにして非晶質半導体膜が無機絶
縁膜を介して有機樹脂膜の上方に存在している第一領域
と非晶質半導体膜が有機樹脂膜の上方に存在していない
第二領域を設けることにより、レーザー照射後の島状半
導体膜の温度分布を大きくし、格子欠陥密度が非常に小
さく、結晶粒径が大きい島状の結晶質シリコン膜104
a〜104eを所望の位置に得ることができた。この島
状の結晶質半導体膜をTFTの活性層に用いた場合、優
れた特性を得ることができる。
As described above, the first region where the amorphous semiconductor film exists above the organic resin film via the inorganic insulating film and the amorphous semiconductor film does not exist above the organic resin film By providing the second region, the temperature distribution of the island-shaped semiconductor film after laser irradiation is increased, the lattice defect density is very small, and the island-shaped crystalline silicon film 104 having a large crystal grain size is provided.
a to 104e could be obtained at desired positions. When this island-shaped crystalline semiconductor film is used for an active layer of a TFT, excellent characteristics can be obtained.

【0070】また、半導体層104a〜104eを形成
した後、TFTのしきい値を制御するために微量な不純
物元素(ボロンまたはリン)のドーピングを行ってもよ
い。
After the formation of the semiconductor layers 104a to 104e, a small amount of impurity element (boron or phosphorus) may be doped in order to control the threshold value of the TFT.

【0071】次いで、半導体層104a〜104eを覆
うゲート絶縁膜107を形成する。ゲート絶縁膜107
はプラズマCVD法またはスパッタ法を用い、厚さを4
0〜150nmとしてシリコンを含む絶縁膜で形成す
る。本実施例では、プラズマCVD法により110nm
の厚さで酸化窒化シリコン膜(組成比Si=32%、O
=59%、N=7%、H=2%)で形成した。勿論、ゲ
ート絶縁膜は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。
Next, a gate insulating film 107 covering the semiconductor layers 104a to 104e is formed. Gate insulating film 107
Uses a plasma CVD method or a sputtering method and has a thickness of 4
The insulating film containing silicon is formed to have a thickness of 0 to 150 nm. In this embodiment, 110 nm is formed by a plasma CVD method.
Silicon oxynitride film (composition ratio Si = 32%, O
= 59%, N = 7%, H = 2%). Needless to say, the gate insulating film is not limited to the silicon oxynitride film, and another insulating film containing silicon may be used as a single layer or a stacked structure.

【0072】また、酸化シリコン膜を用いる場合には、
プラズマCVD法でTEOS(Tetraethyl Orthosilica
te)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る酸化シリコン膜は、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。
When a silicon oxide film is used,
TEOS (Tetraethyl Orthosilica) by plasma CVD
te) and O 2 , a reaction pressure of 40 Pa, and a substrate temperature of 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.

【0073】次いで、図5(C)に示すように、ゲート
絶縁膜107上に膜厚20〜100nmの第1の導電膜
108と、膜厚100〜400nmの第2の導電膜10
9とを積層形成する。本実施例では、膜厚30nmのT
aN膜からなる第1の導電膜408と、膜厚370nm
のW膜からなる第2の導電膜109を積層形成した。T
aN膜はスパッタ法で形成し、Taのターゲットを用
い、窒素を含む雰囲気内でスパッタした。また、W膜
は、Wのターゲットを用いたスパッタ法で形成した。そ
の他に6フッ化タングステン(WF6)を用いる熱CV
D法で形成することもできる。いずれにしてもゲート電
極として使用するためには低抵抗化を図る必要があり、
W膜の抵抗率は20μΩcm以下にすることが望まし
い。W膜は結晶粒を大きくすることで低抵抗率化を図る
ことができるが、W膜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。従って、本実
施例では、高純度のW(純度99.9999%)のター
ゲットを用いたスパッタ法で、さらに成膜時に気相中か
らの不純物の混入がないように十分配慮してW膜を形成
することにより、抵抗率9〜20μΩcmを実現するこ
とができた。
Next, as shown in FIG. 5C, a first conductive film 108 having a thickness of 20 to 100 nm and a second conductive film 10 having a thickness of 100 to 400 nm are formed on the gate insulating film 107.
9 are laminated. In this embodiment, a 30 nm-thick T
a first conductive film 408 made of an aN film and a film thickness of 370 nm
The second conductive film 109 composed of the W film was formed by lamination. T
The aN film was formed by a sputtering method, and was sputtered using a Ta target in an atmosphere containing nitrogen. The W film was formed by a sputtering method using a W target. In addition, thermal CV using tungsten hexafluoride (WF 6 )
It can also be formed by Method D. In any case, it is necessary to lower the resistance in order to use it as a gate electrode,
It is desirable that the resistivity of the W film be 20 μΩcm or less. The resistivity of the W film can be reduced by enlarging the crystal grains. However, when the W film contains a large amount of impurity elements such as oxygen, crystallization is inhibited and the resistance is increased. Therefore, in this embodiment, the W film is formed by a sputtering method using a high-purity W (purity of 99.9999%) target, and further taking care not to mix impurities from the gas phase during film formation. By forming, a resistivity of 9 to 20 μΩcm could be realized.

【0074】なお、本実施例では、第1の導電膜108
をTaN、第2の導電膜109をWとしたが、特に限定
されず、いずれもTa、W、Ti、Mo、Al、Cu、
Cr、Ndから選ばれた元素、または前記元素を主成分
とする合金材料若しくは化合物材料で形成してもよい。
また、リン等の不純物元素をドーピングした多結晶シリ
コン膜に代表される半導体膜を用いてもよい。また、A
gPdCu合金を用いてもよい。また、第1の導電膜を
タンタル(Ta)膜で形成し、第2の導電膜をW膜とす
る組み合わせ、第1の導電膜を窒化チタン(TiN)膜
で形成し、第2の導電膜をW膜とする組み合わせ、第1
の導電膜を窒化タンタル(TaN)膜で形成し、第2の
導電膜をAl膜とする組み合わせ、第1の導電膜を窒化
タンタル(TaN)膜で形成し、第2の導電膜をCu膜
とする組み合わせとしてもよい。
In this embodiment, the first conductive film 108
Is TaN and the second conductive film 109 is W, but there is no particular limitation, and any of Ta, W, Ti, Mo, Al, Cu,
It may be formed of an element selected from Cr and Nd, or an alloy material or a compound material containing the element as a main component.
Alternatively, a semiconductor film typified by a polycrystalline silicon film doped with an impurity element such as phosphorus may be used. Also, A
A gPdCu alloy may be used. A first conductive film formed of a tantalum (Ta) film, a second conductive film formed of a W film, a first conductive film formed of a titanium nitride (TiN) film, and a second conductive film formed of a titanium nitride (TiN) film; As a W film, the first
The first conductive film is formed of a tantalum nitride (TaN) film, the second conductive film is formed of a tantalum nitride (TaN) film, the second conductive film is formed of a tantalum nitride (TaN) film, and the second conductive film is formed of a Cu film. May be combined.

【0075】次に、フォトリソグラフィ法を用いてレジ
ストからなるマスク110〜115を形成し、電極及び
配線を形成するための第1のエッチング処理を行う。第
1のエッチング処理では第1及び第2のエッチング条件
で行う。本実施例では第1のエッチング条件として、I
CP(Inductively Coupled 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
Cl2とO2とを用い、それぞれのガス流量比を25/2
5/10(sccm)とし、1Paの圧力でコイル型の電
極に500WのRF(13.56MHz)電力を投入してプラズ
マを生成してエッチングを行った。ここでは、松下電器
産業(株)製のICPを用いたドライエッチング装置
(Model E645−□ICP)を用いた。基板側(試
料ステージ)にも150W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。この
第1のエッチング条件によりW膜をエッチングして第1
の導電層の端部をテーパー形状とする。
Next, masks 110 to 115 made of resist are formed by photolithography, and a first etching process for forming electrodes and wirings is performed. The first etching process is performed under the first and second etching conditions. In this embodiment, the first etching condition is I
Using a CP (Inductively Coupled Plasma) etching method, using CF 4 , Cl 2, and O 2 as etching gases, and using a gas flow ratio of 25/2.
At 5/10 (sccm), 500 W RF (13.56 MHz) power was applied to the coil-type electrode at a pressure of 1 Pa to generate plasma and perform etching. Here, a dry etching apparatus (Model E645- □ ICP) using ICP manufactured by Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. was used. A 150 W RF (13.56 MHz) power is also applied to the substrate side (sample stage), and a substantially negative self-bias voltage is applied. The W film is etched under the first etching conditions to form the first film.
Of the conductive layer is tapered.

【0076】この後、レジストからなるマスク110〜
115を除去せずに第2のエッチング条件に変え、エッ
チング用ガスにCF4とCl2とを用い、それぞれのガス
流量比を30/30(sccm)とし、1Paの圧力でコ
イル型の電極に500WのRF(13.56MHz)電力を投入
してプラズマを生成して約30秒程度のエッチングを行
った。基板側(試料ステージ)にも20WのRF(13.56
MHz)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を混合した第2のエッチング条
件ではW膜及びTaN膜とも同程度にエッチングされ
る。なお、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。
Then, a mask 110 made of resist is formed.
The etching conditions were changed to the second etching conditions without removing 115, CF 4 and Cl 2 were used as etching gases, the respective gas flow rates were 30/30 (sccm), and the coil type electrode was formed at a pressure of 1 Pa. RF (13.56 MHz) power of 500 W was applied to generate plasma, and etching was performed for about 30 seconds. The substrate side (sample stage) also has a 20 W RF (13.56
MHz) power is applied and a substantially negative self-bias voltage is applied. Under the second etching condition in which CF 4 and Cl 2 are mixed, the W film and the TaN film are etched to the same extent. Note that in order to perform etching without leaving a residue on the gate insulating film, the etching time is preferably increased by about 10 to 20%.

【0077】上記第1のエッチング処理では、レジスト
からな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。この
テーパー部の角度は15〜45°となる。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117〜122(第1の導
電層117a〜122aと第2の導電層117b〜12
2b)を形成する。116はゲート絶縁膜であり、第1
の形状の導電層117〜122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。
In the first etching process, the shape of the resist mask is made appropriate,
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. The angle of the tapered portion is 15 to 45 °. Thus, by the first etching process, the first shape conductive layers 117 to 122 (the first conductive layers 117 a to 122 a and the second conductive layers 117 b to 117 b) each including the first conductive layer and the second conductive layer are formed.
2b) is formed. Reference numeral 116 denotes a gate insulating film,
The region not covered with the conductive layers 117 to 122 having the shape of
A region that is etched and thinned by about 50 nm is formed.

【0078】そして、レジストからなるマスクを除去せ
ずに第1のドーピング処理を行い、半導体層にn型を付
与する不純物元素を添加する。(図6(A))ドーピン
グ処理はイオンドープ法、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
〜5×1015atoms/cm2とし、加速電圧を60〜100
keVとして行う。本実施例ではドーズ量を1.5×1
15atoms/cm2とし、加速電圧を80keVとして行っ
た。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)を用いた。この場合、導電層1
17〜121がn型を付与する不純物元素に対するマス
クとなり、自己整合的に高濃度不純物領域123〜12
7が形成される。高濃度不純物領域123〜127には
1×1020〜1×1021atoms/cm 3の濃度範囲でn型を
付与する不純物元素を添加する。
Then, the resist mask is removed.
The first doping process without adding an n-type semiconductor layer.
The added impurity element is added. (FIG. 6 (A)) Dopin
Can be done by ion doping or ion implantation
Good. The condition of the ion doping method is that the dose amount is 1 × 1013
~ 5 × 10Fifteenatoms / cmTwoAnd the acceleration voltage is 60 to 100
Performed as keV. In this embodiment, the dose is 1.5 × 1
0Fifteenatoms / cmTwoAnd the acceleration voltage is set to 80 keV.
Was. Element belonging to Group 15 as an impurity element imparting n-type
Using arsenic, typically phosphorus (P) or arsenic (As)
However, phosphorus (P) was used here. In this case, the conductive layer 1
17 to 121 are masses for the impurity element imparting n-type.
And the self-aligned high-concentration impurity regions 123 to 12
7 is formed. In the high-concentration impurity regions 123 to 127,
1 × 1020~ 1 × 10twenty oneatoms / cm ThreeN type in the concentration range of
An impurity element to be added is added.

【0079】次いで、レジストからなるマスクを除去せ
ずに第2のエッチング処理を行う。ここでは、エッチン
グガスにCF4とCl2とO2とを用い、W膜を選択的に
エッチングする。この時、第2のエッチング処理により
第1の導電層128b〜133bを形成する。一方、第
2の導電層117a〜122aは、ほとんどエッチング
されず、第2の導電層128a〜133aを形成する。
次いで、第2のドーピング処理を行って図6(B)の状
態を得る。ドーピングは第2の導電層117a〜122
aを不純物元素に対するマスクとして用い、第1の導電
層のテーパー部下方の半導体層に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1の導電層と重
なる不純物領域134〜138を形成する。この不純物
領域へ添加されたリン(P)の濃度は、第1の導電層の
テーパー部の膜厚に従って緩やかな濃度勾配を有してい
る。なお、第1の導電層のテーパー部と重なる半導体層
において、第1の導電層のテーパー部の端部から内側に
向かって若干、不純物濃度が低くなっているものの、ほ
ぼ同程度の濃度である。また、第1の不純物領域123
〜127にも不純物元素が添加され、不純物領域139
〜143を形成する。
Next, a second etching process is performed without removing the resist mask. Here, the W film is selectively etched using CF 4 , Cl 2 and O 2 as an etching gas. At this time, the first conductive layers 128b to 133b are formed by the second etching process. On the other hand, the second conductive layers 117a to 122a are hardly etched to form the second conductive layers 128a to 133a.
Next, a second doping process is performed to obtain the state in FIG. Doping is performed on the second conductive layers 117a to 122
Using a as a mask for the impurity element, doping is performed so that the impurity element is added to the semiconductor layer below the tapered portion of the first conductive layer. Thus, impurity regions 134 to 138 overlapping with the first conductive layer are formed. The concentration of phosphorus (P) added to the impurity region has a gentle concentration gradient according to the thickness of the tapered portion of the first conductive layer. Note that in the semiconductor layer overlapping with the tapered portion of the first conductive layer, the impurity concentration is slightly reduced from the end of the tapered portion of the first conductive layer toward the inside, but is approximately the same. . Further, the first impurity region 123
To 127 are also doped with an impurity element.
To 143 are formed.

【0080】次いで、レジストからなるマスクを除去せ
ずに第3のエッチング処理を行う。この第3のエッチン
グ処理では第1の導電層のテーパー部を部分的にエッチ
ングして、半導体層と重なる領域を縮小するために行わ
れる。第3のエッチングは、エッチングガスにCHF3
を用い、反応性イオンエッチング法(RIE法)を用い
て行う。第3のエッチングにより、第1の導電層144
〜149が形成される。この時、同時に絶縁膜116も
エッチングされて、絶縁膜150、151が形成され
る。
Next, a third etching process is performed without removing the resist mask. In the third etching treatment, the tapered portion of the first conductive layer is partially etched to reduce a region overlapping with the semiconductor layer. In the third etching, CHF 3 is used as an etching gas.
Using a reactive ion etching method (RIE method). By the third etching, the first conductive layer 144 is formed.
To 149 are formed. At this time, the insulating film 116 is also etched at the same time, and the insulating films 150 and 151 are formed.

【0081】上記第3のエッチングによって、第1の導
電層144〜148と重ならない不純物領域(LDD領
域)134a〜138aが形成される。なお、不純物領
域(GOLD領域)134b〜138bは、第1の導電
層144〜148と重なったままである。
By the third etching, impurity regions (LDD regions) 134a to 138a which do not overlap with the first conductive layers 144 to 148 are formed. Note that the impurity regions (GOLD regions) 134b to 138b are still overlapped with the first conductive layers 144 to 148.

【0082】このようにすることで、本実施例は、第1
の導電層144〜148と重なる不純物領域(GOLD
領域)134b〜138bにおける不純物濃度と、第1
の導電層144〜148と重ならない不純物領域(LD
D領域)134a〜138aにおける不純物濃度との差
を小さくすることができ、信頼性を向上させることがで
きる。
In this manner, the present embodiment provides the first
Region (GOLD) overlapping conductive layers 144 to 148 of
Regions) 134b to 138b and the first
Impurity regions that do not overlap with the conductive layers 144 to 148 (LD
The difference from the impurity concentration in the D regions 134a to 138a can be reduced, and the reliability can be improved.

【0083】次いで、レジストからなるマスクを除去し
た後、新たにレジストからなるマスク152〜154を
形成して第3のドーピング処理を行う。この第3のドー
ピング処理により、pチャネル型TFTの活性層となる
半導体層に前記一導電型とは逆の導電型を付与する不純
物元素が添加された不純物領域155〜160を形成す
る。第2の導電層128a〜132aを不純物元素に対
するマスクとして用い、p型を付与する不純物元素を添
加して自己整合的に不純物領域を形成する。本実施例で
は、不純物領域155〜160はジボラン(B26)を
用いたイオンドープ法で形成する。この第3のドーピン
グ処理の際には、nチャネル型TFTを形成する半導体
層はレジストからなるマスク152〜154で覆われて
いる。第1のドーピング処理及び第2のドーピング処理
によって、不純物領域155〜160にはそれぞれ異な
る濃度でリンが添加されているが、そのいずれの領域に
おいてもp型を付与する不純物元素の濃度を2×1020
〜2×1021atoms/cm3となるようにドーピング処理す
ることにより、pチャネル型TFTのソース領域および
ドレイン領域として機能するために何ら問題は生じな
い。本実施例では、pチャネル型TFTの活性層となる
半導体層の一部が露呈しているため、不純物元素(ボロ
ン)を添加しやすい利点を有している。
Next, after removing the mask made of resist, masks 152 to 154 made of resist are newly formed, and a third doping process is performed. By the third doping process, impurity regions 155 to 160 are formed in a semiconductor layer serving as an active layer of a p-channel TFT, in which an impurity element imparting a conductivity type opposite to the one conductivity type is added. Using the second conductive layers 128a to 132a as a mask for the impurity element, an impurity element imparting p-type is added to form an impurity region in a self-aligned manner. In this embodiment, the impurity regions 155 to 160 are formed by ion doping using diborane (B 2 H 6). In the third doping process, the semiconductor layers forming the n-channel TFT are covered with resist masks 152 to 154. Phosphorus is added at different concentrations to the impurity regions 155 to 160 by the first doping process and the second doping process, but the concentration of the impurity element imparting p-type is set to 2 × in each of the regions. 10 20
By performing the doping treatment so as to have a concentration of up to 2 × 10 21 atoms / cm 3 , no problem arises because the p-channel TFT functions as a source region and a drain region. In this embodiment, since a part of the semiconductor layer serving as the active layer of the p-channel TFT is exposed, there is an advantage that an impurity element (boron) can be easily added.

【0084】以上までの工程でそれぞれの半導体層に不
純物領域が形成される。
Through the above steps, impurity regions are formed in the respective semiconductor layers.

【0085】次いで、レジストからなるマスク152〜
154を除去して第1の層間絶縁膜161を形成する。
この第1の層間絶縁膜161としては、プラズマCVD
法またはスパッタ法を用い、厚さを100〜200nm
としてシリコンを含む絶縁膜で形成する。本実施例で
は、プラズマCVD法により膜厚150nmの酸化窒化
シリコン膜を形成した。勿論、第1の層間絶縁膜161
は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。
Next, a mask 152 made of resist is used.
154 is removed to form a first interlayer insulating film 161.
The first interlayer insulating film 161 is formed by plasma CVD.
Thickness of 100 to 200 nm by using a sputtering method or a sputtering method
As an insulating film containing silicon. In this embodiment, a 150-nm-thick silicon oxynitride film is formed by a plasma CVD method. Of course, the first interlayer insulating film 161
Is not limited to a silicon oxynitride film, and another insulating film containing silicon may be used as a single layer or a stacked structure.

【0086】次いで、図7(B)に示すように、それぞ
れの半導体層に添加された不純物元素を活性化処理する
工程を行う。この活性化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。熱アニール法としては、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〜
550℃で行えばよく、本実施例では550℃、4時間
の熱処理で活性化処理を行った。なお、熱アニール法の
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。
Next, as shown in FIG. 7B, a step of activating the impurity element added to each semiconductor layer is performed. This activation step is performed by a thermal annealing method using a furnace annealing furnace. As the thermal annealing method, the oxygen concentration is 400 to 700 ° C. in a nitrogen atmosphere having an oxygen concentration of 1 ppm or less, preferably 0.1 ppm or less, typically 500 to
The activation treatment may be performed at 550 ° C. In this embodiment, the activation treatment is performed by heat treatment at 550 ° C. for 4 hours. Note that, other than the thermal annealing method, a laser annealing method or a rapid thermal annealing method (RTA method) can be applied.

【0087】なお、本実施例では、上記活性化処理と同
時に、結晶化の際に触媒として使用したニッケルが高濃
度のリンを含む不純物領域139、141、142、1
55、158にゲッタリングされ、主にチャネル形成領
域となる半導体層中のニッケル濃度が低減される。この
ようにして作製したチャネル形成領域を有する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。
In this embodiment, at the same time as the activation treatment, nickel used as a catalyst during crystallization is doped with impurity regions 139, 141, 142, and 1 containing high-concentration phosphorus.
The nickel concentration in the semiconductor layer which is gettered at 55 and 158 and mainly becomes a channel formation region is reduced. A TFT having a channel formation region manufactured in this manner has a low off-current value and high crystallinity, so that a high field-effect mobility can be obtained and favorable characteristics can be achieved.

【0088】また、第1の層間絶縁膜を形成する前に活
性化処理を行っても良い。ただし、用いた配線材料が熱
に弱い場合には、本実施例のように配線等を保護するた
め層間絶縁膜(シリコンを主成分とする絶縁膜、例えば
窒化珪素膜)を形成した後で活性化処理を行うことが好
ましい。
Further, an activation process may be performed before forming the first interlayer insulating film. However, when the wiring material used is weak to heat, after forming an interlayer insulating film (an insulating film containing silicon as a main component, for example, a silicon nitride film) for protecting the wiring and the like as in this embodiment, the active material is activated. It is preferable to carry out a chemical treatment.

【0089】さらに、3〜100%の水素を含む雰囲気
中で、300〜550℃で1〜12時間の熱処理を行
い、半導体層を水素化する工程を行う。本実施例では水
素を約3%の含む窒素雰囲気中で410℃、1時間の熱
処理を行った。この工程は層間絶縁膜に含まれる水素に
より半導体層のダングリングボンドを終端する工程であ
る。水素化の他の手段として、プラズマ水素化(プラズ
マにより励起された水素を用いる)を行っても良い。
Further, a heat treatment is performed at 300 to 550 ° C. for 1 to 12 hours in an atmosphere containing 3 to 100% hydrogen to hydrogenate the semiconductor layer. In this embodiment, heat treatment was performed at 410 ° C. for one hour in a nitrogen atmosphere containing about 3% of hydrogen. In this step, dangling bonds in the semiconductor layer are terminated by hydrogen contained in the interlayer insulating film. As another means of hydrogenation, plasma hydrogenation (using hydrogen excited by plasma) may be performed.

【0090】また、活性化処理としてレーザーアニール
法を用いる場合には、上記水素化を行った後、エキシマ
レーザーやYAGレーザー等のレーザービームを照射す
ることが望ましい。
When a laser annealing method is used as the activation treatment, it is desirable to irradiate a laser beam such as an excimer laser or a YAG laser after the hydrogenation.

【0091】次いで、第1の層間絶縁膜161上に無機
絶縁膜材料または有機絶縁物材料から成る第2の層間絶
縁膜162を形成する。本実施例では、膜厚1.6μm
のアクリル樹脂膜を形成したが、粘度が10〜1000
cp、好ましくは40〜200cpのものを用い、表面
に凸凹が形成されるものを用いた。また、第2の層間絶
縁膜162として表面が平坦化する膜を用いてもよい。
Next, a second interlayer insulating film 162 made of an inorganic insulating material or an organic insulating material is formed on the first interlayer insulating film 161. In this embodiment, the film thickness is 1.6 μm
Was formed, but the viscosity was 10 to 1000
cp, preferably 40 to 200 cp, and those having irregularities on the surface were used. Alternatively, a film whose surface is planarized may be used as the second interlayer insulating film 162.

【0092】本実施例では、鏡面反射を防ぐため、表面
に凸凹が形成される第2の層間絶縁膜を形成することに
よって画素電極の表面に凸凹を形成した。また、画素電
極の表面に凹凸を持たせて光散乱性を図るため、画素電
極の下方の領域に凸部を形成してもよい。その場合、凸
部の形成は、TFTの形成と同じフォトマスクで行うこ
とができるため、工程数の増加なく形成することができ
る。なお、この凸部は配線及びTFT部以外の画素部領
域の基板上に適宜設ければよい。こうして、凸部を覆う
絶縁膜の表面に形成された凸凹に沿って画素電極の表面
に凸凹が形成される。
In this embodiment, in order to prevent specular reflection, the second interlayer insulating film having the unevenness formed on the surface is formed to form the unevenness on the surface of the pixel electrode. In addition, a projection may be formed in a region below the pixel electrode in order to obtain light scattering by providing unevenness on the surface of the pixel electrode. In that case, the projection can be formed using the same photomask as that for forming the TFT, and thus can be formed without increasing the number of steps. Note that the protrusions may be appropriately provided on the substrate in the pixel portion region other than the wiring and the TFT portion. Thus, irregularities are formed on the surface of the pixel electrode along irregularities formed on the surface of the insulating film covering the convex portions.

【0093】そして、駆動回路において、各不純物領域
とそれぞれ電気的に接続する配線163〜167を形成
する。なお、これらの配線は、膜厚50nmのTi膜
と、膜厚500nmの合金膜(AlとTiとの合金膜)
との積層膜をパターニングして形成する。
Then, in the driving circuit, wirings 163 to 167 electrically connected to the respective impurity regions are formed. Note that these wirings are made of a 50 nm-thick Ti film and a 500 nm-thick alloy film (an alloy film of Al and Ti).
Is formed by patterning the laminated film.

【0094】また、画素部においては、画素電極17
0、ゲート配線169、接続電極168を形成する。
(図7(C))この接続電極168によりソース配線
(143bと149の積層)は、画素TFTと電気的な
接続が形成される。また、ゲート配線169は、画素T
FTのゲート電極と電気的な接続が形成される。また、
画素電極170は、画素TFTのドレイン領域と電気的
な接続が形成され、さらに保持容量を形成する一方の電
極として機能する半導体層158と電気的な接続が形成
される。また、画素電極170としては、AlまたはA
gを主成分とする膜、またはそれらの積層膜等の反射性
の優れた材料を用いることが望ましい。
In the pixel portion, the pixel electrode 17
0, a gate wiring 169, and a connection electrode 168 are formed.
(FIG. 7C) With the connection electrode 168, the source wiring (lamination of 143b and 149) is electrically connected to the pixel TFT. The gate wiring 169 is connected to the pixel T
An electrical connection is formed with the gate electrode of the FT. Also,
The pixel electrode 170 is electrically connected to the drain region of the pixel TFT, and is also electrically connected to the semiconductor layer 158 that functions as one electrode forming a storage capacitor. Further, as the pixel electrode 170, Al or A
It is desirable to use a material having excellent reflectivity, such as a film containing g as a main component or a stacked film thereof.

【0095】以上の様にして、nチャネル型TFT50
1とpチャネル型TFT502からなるCMOS回路、
及びnチャネル型TFT503を有する駆動回路506
と、画素TFT504、保持容量505とを有する画素
部を同一基板上に形成することができる。こうして、ア
クティブマトリクス基板が完成する。
As described above, the n-channel TFT 50
1 and a CMOS circuit comprising a p-channel TFT 502;
And driving circuit 506 having n-channel TFT 503
And a pixel portion having a pixel TFT 504 and a storage capacitor 505 can be formed over the same substrate. Thus, an active matrix substrate is completed.

【0096】駆動回路506のnチャネル型TFT50
1はチャネル形成領域171、ゲート電極の一部を構成
する第1の導電層144と重なる低濃度不純物領域13
4b(GOLD領域)、ゲート電極の外側に形成される
低濃度不純物領域134a(LDD領域)とソース領域
またはドレイン領域として機能する高濃度不純物領域1
39を有している。このnチャネル型TFT501と電
極166で接続してCMOS回路を形成するpチャネル
型TFT502にはチャネル形成領域172、ゲート電
極と重なる不純物領域157、ゲート電極の外側に形成
される不純物領域158、ソース領域またはドレイン領
域として機能する高濃度不純物領域155を有してい
る。また、nチャネル型TFT503にはチャネル形成
領域173、ゲート電極の一部を構成する第1の導電層
146と重なる低濃度不純物領域136b(GOLD領
域)、ゲート電極の外側に形成される低濃度不純物領域
137a(LDD領域)とソース領域またはドレイン領
域として機能する高濃度不純物領域141を有してい
る。
The n-channel TFT 50 of the driving circuit 506
Reference numeral 1 denotes a low concentration impurity region 13 which overlaps with the channel formation region 171 and the first conductive layer 144 forming a part of the gate electrode.
4b (GOLD region), a low concentration impurity region 134a (LDD region) formed outside the gate electrode, and a high concentration impurity region 1 functioning as a source region or a drain region.
39. The p-channel TFT 502 connected to the n-channel TFT 501 by the electrode 166 to form a CMOS circuit has a channel formation region 172, an impurity region 157 overlapping with the gate electrode, an impurity region 158 formed outside the gate electrode, and a source region. Alternatively, the semiconductor device includes a high-concentration impurity region 155 functioning as a drain region. The n-channel TFT 503 includes a channel formation region 173, a low-concentration impurity region 136b (GOLD region) overlapping with the first conductive layer 146 forming a part of the gate electrode, and a low-concentration impurity formed outside the gate electrode. It has a region 137a (LDD region) and a high-concentration impurity region 141 functioning as a source region or a drain region.

【0097】画素部の画素TFT504にはチャネル形
成領域174、ゲート電極の一部を構成する第1の導電
層147と重なる低濃度不純物領域137b(GOLD
領域)、ゲート電極の外側に形成される低濃度不純物領
域137a(LDD領域)とソース領域またはドレイン
領域として機能する高濃度不純物領域143を有してい
る。また、保持容量505の一方の電極として機能する
半導体層158〜160には、それぞれp型を付与する
不純物元素が添加されている。保持容量505は、絶縁
膜451を誘電体として、電極(148と132bの積
層)と、半導体層158〜160とで形成している。
In the pixel TFT 504 in the pixel portion, a channel forming region 174 and a low-concentration impurity region 137b (GOLD) overlapping with the first conductive layer 147 forming a part of the gate electrode are provided.
Region), a low concentration impurity region 137a (LDD region) formed outside the gate electrode, and a high concentration impurity region 143 functioning as a source region or a drain region. The semiconductor layers 158 to 160 functioning as one electrode of the storage capacitor 505 are each doped with an impurity element imparting p-type. The storage capacitor 505 is formed using electrodes (lamination of 148 and 132b) and semiconductor layers 158 to 160 using the insulating film 451 as a dielectric.

【0098】また、本実施例の画素構造は、ブラックマ
トリクスを用いることなく、画素電極間の隙間が遮光さ
れるように、画素電極の端部をソース配線と重なるよう
に配置形成する。
In the pixel structure of this embodiment, the end of the pixel electrode is arranged so as to overlap with the source wiring so that the gap between the pixel electrodes is shielded from light without using a black matrix.

【0099】本実施例で作製するアクティブマトリクス
基板の画素部の上面図を図14に示す。なお、図5〜図
7に対応する部分には同じ符号を用いている。図7中の
鎖線A−A’は図8中の鎖線A―A’で切断した断面図
に対応している。また、図7中の鎖線B−B’は図8中
の鎖線B―B’で切断した断面図に対応している。
FIG. 14 is a top view of a pixel portion of an active matrix substrate manufactured in this embodiment. Note that the same reference numerals are used for the portions corresponding to FIGS. A chain line AA ′ in FIG. 7 corresponds to a cross-sectional view taken along a chain line AA ′ in FIG. 7 corresponds to a cross-sectional view taken along a dashed line BB ′ in FIG.

【0100】また、本実施例で示す工程に従えば、アク
ティブマトリクス基板の作製に必要なフォトマスクの数
を5枚とすることができる。その結果、工程を短縮し、
製造コストの低減及び歩留まりの向上に寄与することが
できる。
Further, according to the steps described in this embodiment, the number of photomasks required for manufacturing an active matrix substrate can be reduced to five. As a result, the process is shortened,
This can contribute to reduction in manufacturing cost and improvement in yield.

【0101】以上の様な構成は、画素TFTおよび駆動
回路が要求する仕様に応じて各回路を構成するTFTの
構造を最適化し、半導体装置の動作性能と信頼性を向上
させることを可能としている。さらにゲート電極を耐熱
性を有する導電性材料で形成することによりLDD領域
やソース領域およびドレイン領域の活性化を容易とし、
ゲート配線低抵抗材料で形成することにより、配線抵抗
を十分低減できる。従って、表示領域(画面サイズ)が
4インチクラス以上の表示装置に適用することができ
る。そして、非晶質半導体膜が無機絶縁膜を介して有機
樹脂膜の上方に存在している第一領域と非晶質半導体膜
が有機樹脂膜の上方に存在していない第二領域を設ける
ことにより、レーザー照射後の島状半導体膜水平方向の
温度勾配形成領域を長くすることができ、その結果とし
て、格子欠陥密度が非常に小さく、結晶粒径が大きい島
状の結晶質シリコン膜104a〜104eを用いること
により、完成したTFTにおいて非常に優れた特性を実
現することができる。
With the above-described configuration, it is possible to optimize the structure of the TFT constituting each circuit according to the specifications required by the pixel TFT and the driving circuit, and to improve the operation performance and reliability of the semiconductor device. . Further, the activation of the LDD region, the source region, and the drain region is facilitated by forming the gate electrode with a conductive material having heat resistance,
By forming the gate wiring from a low-resistance material, the wiring resistance can be sufficiently reduced. Therefore, the present invention can be applied to a display device having a display area (screen size) of 4 inches or more. A first region where the amorphous semiconductor film exists above the organic resin film via the inorganic insulating film and a second region where the amorphous semiconductor film does not exist above the organic resin film are provided. Accordingly, the region where the temperature gradient is formed in the horizontal direction of the island-shaped semiconductor film after laser irradiation can be lengthened, and as a result, the island-shaped crystalline silicon films 104a to 104g having a very small lattice defect density and a large crystal grain size can be obtained. By using 104e, very excellent characteristics can be realized in the completed TFT.

【0102】[実施例2]本実施例では、基板と有機樹
脂膜との間に下地絶縁膜を設けた例を図3に示す。
[Embodiment 2] In this embodiment, an example in which a base insulating film is provided between a substrate and an organic resin film is shown in FIG.

【0103】まず、ガラス基板3001上に公知の方法
により膜厚50nm〜400nmの下地絶縁膜3008
を形成する。下地絶縁膜3008としては、PCVD
法、LPCVD法、スパッタ法等の公知の方法を用いて
酸化シリコン膜、窒化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜
から選ばれた単層膜またはそれらの積層膜を用いること
ができる。ただし、窒化シリコン膜、酸化窒化シリコン
膜を用いる場合は、内部応力のバランスを考慮すること
が必要である。この下地絶縁膜3008は基板からの不
純物拡散を防ぐ目的によって形成されている。本実施例
ではPCVD法により膜厚50nmの酸化シリコン膜を
成膜した。
First, a base insulating film 3008 having a thickness of 50 to 400 nm is formed on a glass substrate 3001 by a known method.
To form PCVD as the base insulating film 3008
A single layer film selected from a silicon oxide film, a silicon nitride film, and a silicon oxynitride film, or a stacked film thereof can be used by a known method such as an LPCVD method, a sputtering method, or the like. However, when using a silicon nitride film or a silicon oxynitride film, it is necessary to consider the balance of internal stress. This base insulating film 3008 is formed for the purpose of preventing impurity diffusion from the substrate. In this embodiment, a silicon oxide film having a thickness of 50 nm is formed by the PCVD method.

【0104】次いで、下地絶縁膜3008上に有機樹脂
膜(膜厚100nm〜500nm)をスピンコート法等
により塗布し、焼成することで形成する。本実施例で
は、有機樹脂膜としてベンゾシクロブテン膜(以下、B
CB膜と呼ぶ)をスピンコート法により塗布した後、焼
成(300℃、1時間)して200nmの膜厚を得た。
また、透過型表示素子(液晶パネル等)に用いない場合
には透光性を有する基板3001が透明である必要はな
く、この後のCVD装置を使用するプロセスに対して耐
えうる耐熱性と耐プラズマ性を有するものであれば、有
機樹脂膜はBCB膜に限定されないことは言うまでもな
い。
Next, an organic resin film (thickness: 100 nm to 500 nm) is applied over the base insulating film 3008 by a spin coating method or the like and baked. In this embodiment, a benzocyclobutene film (hereinafter referred to as B
A CB film was applied by spin coating, followed by baking (at 300 ° C. for 1 hour) to obtain a film thickness of 200 nm.
When not used for a transmissive display element (such as a liquid crystal panel), the light-transmitting substrate 3001 does not need to be transparent, and has heat resistance and resistance to a process using a subsequent CVD apparatus. It goes without saying that the organic resin film is not limited to the BCB film as long as it has a plasma property.

【0105】次いで、実施例1に従いBCB膜を公知の
フォトリソグラフィ法によりパターニングし、ドライエ
ッチングにより島状の有機樹脂膜3002を形成する。
ここで、下地絶縁膜3008はガラス基板表面をドライ
エッチングから保護している。
Next, according to the first embodiment, the BCB film is patterned by a known photolithography method, and an island-shaped organic resin film 3002 is formed by dry etching.
Here, the base insulating film 3008 protects the surface of the glass substrate from dry etching.

【0106】以降の工程は、実施例1に従い島状の有機
樹脂膜3002を覆って公知の方法により無機絶縁膜3
003、及び非晶質半導体膜を形成した後、そして、非
晶質半導体膜の不要な部分をエッチング除去して島状の
非晶質半導体膜3005aを形成する。次いで、非晶質
半導体膜の結晶化をレーザーアニ−ル法により行う。以
上のようにして非晶質半導体膜が無機絶縁膜を介して有
機樹脂膜の上方に存在している第一領域と非晶質半導体
膜が有機樹脂膜の上方に存在していない第二領域を設け
ることにより、レーザー照射後の島状半導体膜水平方向
の温度勾配形成領域を長くすることができ、その結果と
して、格子欠陥密度が非常に小さく、結晶粒径が大きい
島状の結晶質シリコン膜を所望の位置に得ることができ
た。この島状の結晶質半導体膜をTFTの活性層に用い
た場合、優れた特性を得ることができる。
The subsequent steps cover the island-shaped organic resin film 3002 according to the first embodiment, and form the inorganic insulating film 3 by a known method.
After forming the amorphous semiconductor film 003 and an amorphous semiconductor film, unnecessary portions of the amorphous semiconductor film are removed by etching to form an island-shaped amorphous semiconductor film 3005a. Next, the amorphous semiconductor film is crystallized by a laser annealing method. As described above, the first region where the amorphous semiconductor film exists above the organic resin film via the inorganic insulating film and the second region where the amorphous semiconductor film does not exist above the organic resin film Is provided, it is possible to lengthen the region for forming the temperature gradient in the horizontal direction of the island-shaped semiconductor film after laser irradiation, and as a result, the island-shaped crystalline silicon having a very small lattice defect density and a large crystal grain size is obtained. The film could be obtained at the desired position. When this island-shaped crystalline semiconductor film is used for an active layer of a TFT, excellent characteristics can be obtained.

【0107】また、本実施例は実施例1と適宜組み合わ
せることが可能である。
This embodiment can be combined with Embodiment 1 as appropriate.

【0108】[実施例3]本実施例では、実施例1とは
異なるレーザー照射方法による結晶化を行った例を図4
に示す。なお、実施例1とは、レーザー照射方法以外は
同一であるため、詳細な説明は省略する。
[Embodiment 3] In this embodiment, an example in which crystallization is performed by a laser irradiation method different from that in Embodiment 1 is shown in FIG.
Shown in In addition, since it is the same as Example 1 except a laser irradiation method, detailed description is omitted.

【0109】実施例1に従い、基板4001上に島状の
有機樹脂膜4002を形成する。次いで、実施例1と同
様にして島状の有機樹脂膜42を覆う無機絶縁膜400
3を形成し、無機絶縁膜4003上に非晶質半導体膜を
形成する。ただし、本実施例において、基板4001、
及び島状の有機樹脂膜4002は透光性を有することが
必要である。
According to the first embodiment, an island-shaped organic resin film 4002 is formed on a substrate 4001. Next, the inorganic insulating film 400 covering the island-shaped organic resin film 42 in the same manner as in the first embodiment.
3 and an amorphous semiconductor film is formed over the inorganic insulating film 4003. However, in this embodiment, the substrate 4001,
The island-shaped organic resin film 4002 needs to have a light-transmitting property.

【0110】次いで、図4に示すように基板の表面側及
び裏面側からレーザー光を同時に照射する。以上の工程
により、結晶粒径の大きな結晶質シリコン膜を所望の位
置に得た。この結晶質半導体膜をTFTの活性層に用い
た場合、優れた特性を得ることができる。
Next, as shown in FIG. 4, laser light is simultaneously irradiated from the front side and the back side of the substrate. Through the above steps, a crystalline silicon film having a large crystal grain size was obtained at a desired position. When this crystalline semiconductor film is used for an active layer of a TFT, excellent characteristics can be obtained.

【0111】また、本実施例は、実施例1または実施例
2と適宜、自由に組み合わせることが可能である。 [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、反射型液晶表示装置を作製する
工程を以下に説明する。説明には図9を用いる。
This embodiment can be freely combined with Embodiment 1 or Embodiment 2 as appropriate. [Embodiment 4] In this embodiment, a process of manufacturing a reflective liquid crystal display device from the active matrix substrate manufactured in Embodiment 1 will be described below. FIG. 9 is used for the description.

【0112】まず、実施例1に従い、図7(c)の状態
のアクティブマトリクス基板を得た後、図7(c)のア
クティブマトリクス基板上、少なくとも画素電極170
上に配向膜171を形成しラビング処理を行う。なお、
本実施例では配向膜171を形成する前に、アクリル樹
脂膜等の有機樹脂膜をパターニングすることによって基
板間隔を保持するための柱状のスペーサ(図示しない)
を所望の位置に形成した。また、柱状のスペーサに代え
て、球状のスペーサを基板全面に散布してもよい。
First, according to the first embodiment, after obtaining the active matrix substrate in the state of FIG. 7C, at least the pixel electrode 170 is formed on the active matrix substrate of FIG.
An alignment film 171 is formed thereon and a rubbing process is performed. In addition,
In this embodiment, before forming the alignment film 171, a columnar spacer (not shown) for maintaining a substrate interval by patterning an organic resin film such as an acrylic resin film.
Was formed at the desired position. Instead of the columnar spacers, spherical spacers may be spread over the entire surface of the substrate.

【0113】次いで、対向基板171を用意する。次い
で、対向基板171上に着色層172、173、平坦化
膜174を形成する。赤色の着色層172と青色の着色
層173とを重ねて、遮光部を形成する。また、赤色の
着色層と緑色の着色層とを一部重ねて、遮光部を形成し
てもよい。
Next, a counter substrate 171 is prepared. Next, the coloring layers 172 and 173 and the planarization film 174 are formed over the counter substrate 171. The red coloring layer 172 and the blue coloring layer 173 overlap each other to form a light-shielding portion. Alternatively, the light-blocking portion may be formed by partially overlapping the red coloring layer and the green coloring layer.

【0114】本実施例では、実施例1に示す基板を用い
ている。従って、実施例1の画素部の上面図を示す図8
では、少なくともゲート配線169と画素電極170の
間隙と、ゲート配線169と接続電極168の間隙と、
接続電極168と画素電極170の間隙を遮光する必要
がある。本実施例では、それらの遮光すべき位置に着色
層の積層からなる遮光部が重なるように各着色層を配置
して、対向基板を貼り合わせた。
In this embodiment, the substrate shown in Embodiment 1 is used. Therefore, FIG. 8 shows a top view of the pixel portion of the first embodiment.
Then, at least a gap between the gate wiring 169 and the pixel electrode 170, a gap between the gate wiring 169 and the connection electrode 168,
It is necessary to shield the gap between the connection electrode 168 and the pixel electrode 170 from light. In this embodiment, the colored layers are arranged such that the light-shielding portion formed of the colored layers is overlapped at the positions where the light is to be shielded, and the opposing substrates are bonded to each other.

【0115】このように、ブラックマスク等の遮光層を
形成することなく、各画素間の隙間を着色層の積層から
なる遮光部で遮光することによって工程数の低減を可能
とした。
As described above, the number of steps can be reduced by shielding the gap between each pixel with the light-shielding portion composed of the stacked colored layers without forming a light-shielding layer such as a black mask.

【0116】次いで、平坦化膜174上に透明導電膜か
らなる対向電極175を少なくとも画素部に形成し、対
向基板の全面に配向膜176を形成し、ラビング処理を
施した。
Next, a counter electrode 175 made of a transparent conductive film was formed on at least the pixel portion on the flattening film 174, an alignment film 176 was formed on the entire surface of the counter substrate, and rubbing treatment was performed.

【0117】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材177
で貼り合わせる。シール材177にはフィラーが混入さ
れていて、このフィラーと柱状スペーサによって均一な
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178を注入し、封止剤(図示せ
ず)によって完全に封止する。液晶材料178には公知
の液晶材料を用いれば良い。なお、本実施例は反射型で
あるので実施例1よりも基板間隔は半分程度となる。こ
のようにして図15に示す反射型液晶表示装置が完成す
る。そして、必要があれば、アクティブマトリクス基板
または対向基板を所望の形状に分断する。さらに、対向
基板のみに偏光板(図示しない)を貼りつけた。そし
て、公知の技術を用いてFPCを貼りつけた。
The active matrix substrate on which the pixel portion and the driving circuit are formed and the opposing substrate are sealed with a sealing material 177.
Paste in. A filler is mixed in the sealant 177, and the two substrates are bonded at a uniform interval by the filler and the columnar spacer. afterwards,
A liquid crystal material 178 is injected between the two substrates, and completely sealed with a sealant (not shown). A known liquid crystal material may be used for the liquid crystal material 178. Since the present embodiment is of a reflection type, the distance between the substrates is about half that of the first embodiment. Thus, the reflection type liquid crystal display device shown in FIG. 15 is completed. Then, if necessary, the active matrix substrate or the opposing substrate is cut into a desired shape. Further, a polarizing plate (not shown) was attached only to the counter substrate. Then, an FPC was attached using a known technique.

【0118】以上のようにして作製される液晶表示パネ
ルは各種電子機器の表示部として用いることができる。
The liquid crystal display panel manufactured as described above can be used as a display section of various electronic devices.

【0119】なお、本実施例のアクティブマトリクス型
液晶表示装置は、実施例1で説明した構造と照らし合わ
せて説明したが、実施例1の構成に限定されるものでな
く、実施の形態で示した構成を実施例1に応用して完成
させたアクティブマトリクス基板を用いても良い。いず
れにしても、実施の形態で示した有機樹脂膜を設けたア
クティブマトリクス基板であれば自由に組み合わせてア
クティブマトリクス型液晶表示装置を作製することがで
きる。
The active matrix type liquid crystal display device of the present embodiment has been described with reference to the structure described in the first embodiment. However, the present invention is not limited to the configuration of the first embodiment, but is shown in the embodiment. An active matrix substrate completed by applying the above configuration to the first embodiment may be used. In any case, any active matrix substrate provided with the organic resin film described in the embodiment mode can be freely combined to manufacture an active matrix liquid crystal display device.

【0120】[実施例5]本願発明を実施して形成された
CMOS回路や画素部は様々な電気光学装置(アクティ
ブマトリクス型液晶ディスプレイ、アクティブマトリク
ス型ECディスプレイ、アクティブマトリクス型ELデ
ィスプレイ)に用いることが出来る。即ち、それら電気
光学装置を表示部に組み込んだ電子機器全てに本願発明
を実施出来る。
[Embodiment 5] A CMOS circuit and a pixel portion formed by implementing the present invention are used for various electro-optical devices (active matrix type liquid crystal display, active matrix type EC display, active matrix type EL display). Can be done. That is, the present invention can be applied to all electronic devices in which the electro-optical device is incorporated in the display unit.

【0121】その様な電子機器としては、ビデオカメ
ラ、デジタルカメラ、プロジェクター(リア型またはフ
ロント型)、ヘッドマウントディスプレイ(ゴーグル型
ディスプレイ)、カーナビゲーション、カーステレオ、
パーソナルコンピュータ、携帯情報端末(モバイルコン
ピュータ、携帯電話または電子書籍等)などが挙げられ
る。それらの一例を図14、図15及び図16に示す。
Such electronic devices include a video camera, digital camera, projector (rear or front type), head mounted display (goggle type display), car navigation, car stereo,
Examples include a personal computer and a portable information terminal (a mobile computer, a mobile phone, an electronic book, or the like). Examples of these are shown in FIGS. 14, 15 and 16.

【0122】図14(A)はパーソナルコンピュータで
あり、本体3001、画像入力部3002、表示部30
03、キーボード3004等を含む。本発明を画像入力
部3002、表示部3003やその他の信号制御回路に
適用することが出来る。
FIG. 14A shows a personal computer, which includes a main body 3001, an image input section 3002, and a display section 30.
03, a keyboard 3004 and the like. The present invention can be applied to the image input unit 3002, the display unit 3003, and other signal control circuits.

【0123】図14(B)はビデオカメラであり、本体
3101、表示部3102、音声入力部3103、操作
スイッチ3104、バッテリー3105、受像部310
6等を含む。本発明を表示部3102やその他の信号制
御回路に適用することが出来る。
FIG. 14B shows a video camera, which includes a main body 3101, a display section 3102, a voice input section 3103, operation switches 3104, a battery 3105, and an image receiving section 310.
6 and so on. The present invention can be applied to the display portion 3102 and other signal control circuits.

【0124】図14(C)はモバイルコンピュータ(モ
ービルコンピュータ)であり、本体3201、カメラ部
3202、受像部3203、操作スイッチ3204、表
示部3205等を含む。本発明は表示部3205やその
他の信号制御回路に適用出来る。
FIG. 14C shows a mobile computer (mobile computer), which includes a main body 3201, a camera section 3202, an image receiving section 3203, operation switches 3204, a display section 3205, and the like. The present invention can be applied to the display portion 3205 and other signal control circuits.

【0125】図14(D)はゴーグル型ディスプレイで
あり、本体3301、表示部3302、アーム部330
3等を含む。本発明は表示部3302やその他の信号制
御回路に適用することが出来る。
FIG. 14D shows a goggle type display, which comprises a main body 3301, a display section 3302, and an arm section 330.
3 and so on. The present invention can be applied to the display portion 3302 and other signal control circuits.

【0126】図14(E)はプログラムを記録した記録
媒体(以下、記録媒体と呼ぶ)を用いるプレーヤーであ
り、本体3401、表示部3402、スピーカ部340
3、記録媒体3404、操作スイッチ3405等を含
む。なお、このプレーヤーは記録媒体としてDVD(D
igtial Versatile Disc)、CD
等を用い、音楽鑑賞や映画鑑賞やゲームやインターネッ
トを行うことが出来る。本発明は表示部3402やその
他の信号制御回路に適用することが出来る。
FIG. 14E shows a player that uses a recording medium (hereinafter, referred to as a recording medium) on which a program is recorded, and includes a main body 3401, a display portion 3402, and a speaker portion 340.
3, a recording medium 3404, an operation switch 3405, and the like. This player uses a DVD (D
digital Versatile Disc), CD
And the like, it is possible to perform music appreciation, movie appreciation, games, and the Internet. The present invention can be applied to the display portion 3402 and other signal control circuits.

【0127】図14(F)はデジタルカメラであり、本
体3501、表示部3502、接眼部3503、操作ス
イッチ3504、受像部(図示しない)等を含む。本願
発明を表示部3502やその他の信号制御回路に適用す
ることが出来る。
FIG. 14F shows a digital camera, which includes a main body 3501, a display section 3502, an eyepiece section 3503, operation switches 3504, an image receiving section (not shown), and the like. The present invention can be applied to the display portion 3502 and other signal control circuits.

【0128】図15(A)はフロント型プロジェクター
であり、投射装置3601、スクリーン3602等を含
む。本発明は投射装置3601の一部を構成する液晶表
示装置3808やその他の信号制御回路に適用すること
が出来る。
FIG. 15A shows a front type projector, which includes a projection device 3601, a screen 3602, and the like. The present invention can be applied to the liquid crystal display device 3808 constituting a part of the projection device 3601 and other signal control circuits.

【0129】図15(B)はリア型プロジェクターであ
り、本体3701、投射装置3702、ミラー370
3、スクリーン3704等を含む。本発明は投射装置3
702の一部を構成する液晶表示装置3808やその他
の信号制御回路に適用することが出来る。
FIG. 15B shows a rear projector, which includes a main body 3701, a projection device 3702, and a mirror 370.
3, including a screen 3704 and the like. The present invention provides a projection device 3
The present invention can be applied to the liquid crystal display device 3808 which constitutes a part of the signal control circuit 702 and other signal control circuits.

【0130】なお、図15(C)は、図15(A)及び
図15(B)中における投射装置3601、3702の
構造の一例を示した図である。投射装置3601、37
02は、光源光学系3801、ミラー3802、380
4〜3806、ダイクロイックミラー3803、プリズ
ム3807、液晶表示装置3808、位相差板380
9、投射光学系3810で構成される。投射光学系38
10は、投射レンズを含む光学系で構成される。本実施
例は三板式の例を示したが、特に限定されず、例えば単
板式であってもよい。また、図15(C)中において矢
印で示した光路に実施者が適宜、光学レンズや、偏光機
能を有するフィルムや、位相差を調節するためのフィル
ム、IRフィルム等の光学系を設けてもよい。
FIG. 15C is a diagram showing an example of the structure of the projection devices 3601 and 3702 in FIGS. 15A and 15B. Projection devices 3601, 37
02 denotes a light source optical system 3801, mirrors 3802, 380
4 to 3806, dichroic mirror 3803, prism 3807, liquid crystal display device 3808, retardation plate 380
9. It is composed of a projection optical system 3810. Projection optical system 38
Reference numeral 10 denotes an optical system including a projection lens. In the present embodiment, an example of a three-plate type is shown, but there is no particular limitation, and for example, a single-plate type may be used. In addition, the practitioner may appropriately provide an optical system such as an optical lens, a film having a polarizing function, a film for adjusting a phase difference, and an IR film in an optical path indicated by an arrow in FIG. Good.

【0131】また、図15(D)は、図15(C)中に
おける光源光学系3801の構造の一例を示した図であ
る。本実施例では、光源光学系3801は、リフレクタ
ー3811、光源3812、レンズアレイ3813、3
814、偏光変換素子3815、集光レンズ3816で
構成される。なお、図15(D)に示した光源光学系は
一例であって特に限定されない。例えば、光源光学系に
実施者が適宜、光学レンズや、偏光機能を有するフィル
ムや、位相差を調節するフィルム、IRフィルム等の光
学系を設けてもよい。
FIG. 15D is a diagram showing an example of the structure of the light source optical system 3801 in FIG. 15C. In this embodiment, the light source optical system 3801 includes a reflector 3811, a light source 3812, a lens array 3813,
814, a polarization conversion element 3815, and a condenser lens 3816. Note that the light source optical system shown in FIG. 15D is an example and is not particularly limited. For example, a practitioner may appropriately provide an optical system such as an optical lens, a film having a polarizing function, a film for adjusting a phase difference, and an IR film in the light source optical system.

【0132】ただし、図15に示したプロジェクターに
おいては、透過型の電気光学装置を用いた場合を示して
おり、反射型の電気光学装置での適用例は図示していな
い。
However, in the projector shown in FIG. 15, a case in which a transmissive electro-optical device is used is shown, and an application example in a reflective electro-optical device is not shown.

【0133】図16(A)は携帯電話であり、本体39
01、音声出力部3902、音声入力部3903、表示
部3904、操作スイッチ3905、アンテナ3906
等を含む。本願発明を音声出力部3902、音声入力部
3903、表示部3904やその他の信号制御回路に適
用することが出来る。
FIG. 16A shows a mobile phone, and the main body 39 is provided.
01, audio output unit 3902, audio input unit 3903, display unit 3904, operation switch 3905, antenna 3906
And so on. The present invention can be applied to the audio output unit 3902, the audio input unit 3903, the display unit 3904, and other signal control circuits.

【0134】図16(B)は携帯書籍(電子書籍)であ
り、本体4001、表示部4002、4003、記憶媒
体4004、操作スイッチ4005、アンテナ4006
等を含む。本発明は表示部4002、4003やその他
の信号回路に適用することが出来る。
FIG. 16B shows a portable book (electronic book), which includes a main body 4001, display portions 4002 and 4003, a storage medium 4004, operation switches 4005, and an antenna 4006.
And so on. The present invention can be applied to the display portions 4002 and 4003 and other signal circuits.

【0135】図16(C)はディスプレイであり、本体
4101、支持台4102、表示部4103等を含む。
本発明は表示部4103に適用することが出来る。本発
明のディスプレイは特に大画面化した場合において有利
であり、対角10インチ以上(特に30インチ以上)の
ディスプレイには有利である。
FIG. 16C shows a display, which includes a main body 4101, a support 4102, a display portion 4103, and the like.
The present invention can be applied to the display portion 4103. The display of the present invention is particularly advantageous when the screen is enlarged, and is advantageous for a display having a diagonal of 10 inches or more (particularly 30 inches or more).

【0136】以上の様に、本願発明の適用範囲は極めて
広く、あらゆる分野の電子機器に適用することが可能で
ある。また、本実施例の電子機器は実施例1〜4のどの
ような組み合わせからなる構成を用いても実現すること
が出来る
As described above, the applicable range of the present invention is extremely wide, and the present invention can be applied to electronic devices in various fields. Further, the electronic apparatus according to the present embodiment can be realized by using any combination of the configurations of the first to fourth embodiments.

【0137】[0137]

【発明の効果】本発明の結晶化の技術を用いることによ
り、結晶粒径が大きい島状の結晶質シリコン膜を所望の
位置に得ることができる。また、この結晶粒径の大きな
領域は非常に格子欠陥密度が小さく、該領域をTFTの
チャネル形成領域として用いた場合、優れた電気特性を
得ることができる。
According to the crystallization technique of the present invention, an island-shaped crystalline silicon film having a large crystal grain size can be obtained at a desired position. The region having a large crystal grain size has a very low lattice defect density, and when this region is used as a channel formation region of a TFT, excellent electric characteristics can be obtained.

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

【図1】 本発明の構成を説明する図。FIG. 1 illustrates a configuration of the present invention.

【図2】 本発明のレーザーアニール装置の光学系の
基本的な構成の例。
FIG. 2 is an example of a basic configuration of an optical system of a laser annealing apparatus according to the present invention.

【図3】 本発明の構成を説明する図。FIG. 3 illustrates a configuration of the present invention.

【図4】 本発明の構成を説明する図。FIG. 4 illustrates a configuration of the present invention.

【図5】 アクティブマトリクス基板の作製工程を示
す断面図。
FIG. 5 is a cross-sectional view illustrating a manufacturing process of an active matrix substrate.

【図6】 アクティブマトリクス基板の作製工程を示
す断面図。
FIG. 6 is a cross-sectional view illustrating a manufacturing process of an active matrix substrate.

【図7】 アクティブマトリクス基板の作製工程を示
す断面図。
FIG. 7 is a cross-sectional view illustrating a manufacturing process of an active matrix substrate.

【図8】 アクティブマトリクス基板の作製工程を示す
上面図。
FIG. 8 is a top view illustrating a manufacturing process of an active matrix substrate.

【図9】 アクティブマトリクス型液晶表示装置の断面
構造図。
FIG. 9 is a cross-sectional structural view of an active matrix liquid crystal display device.

【図10】 従来の構成(構成1)を説明する図。FIG. 10 illustrates a conventional configuration (Configuration 1).

【図11】 特願平11−304722の構成(構成
2)を説明する図。
FIG. 11 is a diagram illustrating a configuration (configuration 2) of Japanese Patent Application No. 11-304722.

【図12】 熱伝導解析シミレーション結果から求め
た、固相化開始時間の島状シリコン層の端からの距離依
存性。
FIG. 12 shows the dependence of the solidification start time on the distance from the edge of the island-shaped silicon layer, obtained from the results of the heat conduction analysis simulation.

【図13】 構成1、構成2および本発明の構成によっ
て形成される結晶粒の比較図。
FIG. 13 is a comparative diagram of crystal grains formed by Configuration 1, Configuration 2, and the configuration of the present invention.

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

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

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

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H01L 21/20 G02F 1/136 500 21/268 H01L 29/78 626C 627C (72)発明者 仲沢 美佐子 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 (72)発明者 大谷 久 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 GA59 JA25 JA29 JA38 JA42 JA44 JA46 JB13 JB23 JB32 JB33 JB38 JB42 JB51 JB57 JB63 JB69 KA04 KA07 MA05 MA07 MA14 MA15 MA16 MA18 MA19 MA20 MA27 MA30 MA32 MA35 MA37 MA41 NA22 NA25 NA29 PA06 RA05 5C094 BA03 BA27 CA19 DA15 EA04 EA05 EA07 EB02 FB01 FB02 FB14 FB15 HA08 HA10 5F052 AA02 BA07 BA18 BB01 BB02 BB07 CA07 DA02 DA10 DB03 EA11 EA12 5F110 AA30 BB02 BB04 CC02 DD03 DD12 DD13 DD14 DD15 DD17 EE01 EE02 EE03 EE04 EE06 EE09 EE14 EE22 EE23 EE44 EE45 FF02 FF04 FF09 FF12 FF28 FF30 FF36 GG01 GG02 GG13 GG25 GG32 GG43 GG45 GG47 HJ01 HJ04 HJ12 HJ13 HJ23 HL02 HL03 HL04 HL06 HL11 HM15 NN03 NN04 NN22 NN24 NN27 NN34 NN35 NN44 NN46 NN47 NN72 NN78 PP03 PP04 PP06 PP29 PP34 PP40 QQ09 QQ11 QQ24 QQ25 QQ28──────────────────────────────────────────────────の Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) H01L 21/20 G02F 1/136 500 21/268 H01L 29/78 626C 627C (72) Inventor Misako Nakazawa Kanagawa 398, Hase, Atsugi City, Semi-Conductor Energy Laboratory Co., Ltd. (72) Inventor Hisashi Ohtani, 398, Hase, Atsugi-shi, Kanagawa Prefecture, Japan Semi-Conductor Energy Laboratory Co., Ltd. F-term (reference) 2H092 GA59 JA25 JA29 JA38 JA42 JA44 JA46 JB13 JB23 JB32 JB33 JB38 JB42 JB51 JB57 JB63 JB69 KA04 KA07 MA05 MA07 MA14 MA15 MA16 MA18 MA19 MA20 MA27 MA30 MA32. DA02 DA10 DB03 EA11 EA12 5F110 AA30 BB02 BB04 CC02 DD03 DD12 DD13 DD14 DD15 DD 17 EE01 EE02 EE03 EE04 EE06 EE09 EE14 EE22 EE23 EE44 EE45 FF02 FF04 FF09 FF12 FF28 FF30 FF36 GG01 GG02 GG13 GG25 GG32 NN43 NN45 NN47 NN04 NN PP03 PP04 PP06 PP29 PP34 PP40 QQ09 QQ11 QQ24 QQ25 QQ28

Claims (14)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】透光性を有する基板に接して所定の形状を
有する有機樹脂膜と、前記有機樹脂膜を覆う無機絶縁膜
を有し、前記無機絶縁膜に接して島状の結晶質半導体膜
を有し、前記結晶質半導体膜は前記無機絶縁膜を介して
前記有機樹脂膜の上方に存在する第一領域と、前記無機
絶縁膜に接し前記無機絶縁膜を介して前記有機樹脂膜の
上方に存在しない第二領域とを有し、前記第一領域は前
記第二領域によってはさまれ、連続して存在しているこ
とを特徴とする半導体装置。
An organic resin film having a predetermined shape in contact with a light-transmitting substrate; an inorganic insulating film covering the organic resin film; and an island-shaped crystalline semiconductor in contact with the inorganic insulating film. A first region existing above the organic resin film via the inorganic insulating film, the crystalline semiconductor film having a first region, the organic semiconductor film being in contact with the inorganic insulating film via the inorganic insulating film. A semiconductor device, comprising: a second region that does not exist above the first region; the first region is sandwiched by the second region and continuously exists.
【請求項2】請求項1において、前記第二領域は、前記
第一領域の端から0.5μm〜5μmの幅になるように
前記島状結晶質半導体膜が存在していることを特徴とす
る半導体装置。
2. The semiconductor device according to claim 1, wherein the island-shaped crystalline semiconductor film is present in the second region so as to have a width of 0.5 μm to 5 μm from an end of the first region. Semiconductor device.
【請求項3】請求項1において、前記無機絶縁膜は、酸
化シリコン膜、窒化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜か
ら選ばれた単層膜、またはそれらの積層膜であることを
特徴とする半導体装置。
3. The semiconductor device according to claim 1, wherein the inorganic insulating film is a single layer film selected from a silicon oxide film, a silicon nitride film, and a silicon oxynitride film, or a stacked film thereof. .
【請求項4】請求項1において、前記基板と前記有機樹
脂膜の間に下地絶縁膜を有している構成としてもよい。
4. The device according to claim 1, wherein a base insulating film is provided between the substrate and the organic resin film.
【請求項5】請求項1乃至4のいずれか一項において、
前記有機樹脂膜の熱伝導率は、1.0Wm-1-1以下で
あることを特徴とする半導体装置。
5. The method according to claim 1, wherein
A semiconductor device, wherein the thermal conductivity of the organic resin film is 1.0 Wm -1 K -1 or less.
【請求項6】請求項1乃至5のいずれか一項において、
前記有機樹脂膜は、感光性を有することを特徴とする半
導体装置。
6. The method according to claim 1, wherein
The semiconductor device, wherein the organic resin film has photosensitivity.
【請求項7】請求項1乃至6のいずれか一項において、
前記有機樹脂膜は、BCB(ベンゾシクロブテン)樹
脂、ポリイミド系樹脂(フッ素添加ポリイミド)、アク
リル系樹脂、シロキサン系樹脂、フッ素添加パラキシレ
ン、フッ素添加パリレン、テフロン(登録商標)、フル
オロポリアリルエーテル、PFCB、ポリシラザンから
選ばれた単層膜、またはそれらの積層膜であることを特
徴とする半導体装置。
7. The method according to claim 1, wherein
The organic resin film is made of a BCB (benzocyclobutene) resin, a polyimide resin (fluoridated polyimide), an acrylic resin, a siloxane resin, a fluorinated paraxylene, a fluorinated parylene, a Teflon (registered trademark), a fluoropolyallyl ether. , A semiconductor device comprising a single-layer film selected from PFCB and polysilazane, or a laminated film thereof.
【請求項8】請求項1乃至7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、携帯型情
報端末、デジタルカメラ、プロジェクター、または有機
エレクトロルミネッセンス材料を用いた表示装置である
ことを特徴とする半導体装置。
8. The method according to claim 1, wherein
The semiconductor device, wherein the semiconductor device is a personal computer, a portable information terminal, a digital camera, a projector, or a display device using an organic electroluminescent material.
【請求項9】透光性を有する基板上に接して有機樹脂膜
を形成した後、前記有機樹脂膜を所定の形状にパターニ
ングし、前記所定の形状を有する有機樹脂膜を覆う無機
絶縁膜を形成し、前記無機絶縁膜に接して非晶質半導体
膜を形成し、前記非晶質半導体膜は前記無機絶縁膜に接
し前記無機絶縁膜を介して前記有機樹脂膜の上方に存在
する第一領域と、前記無機絶縁膜に接し前記無機絶縁膜
を介して前記有機樹脂膜の上方に存在しない第二領域と
を有し、前記第一領域は前記第二領域によってはさま
れ、連続して存在するようにパターニングして島状非晶
質半導体膜を形成し、前記島状非晶質半導体膜にレーザ
ー光を照射することによって、島状結晶質半導体膜を形
成することを特徴とする半導体装置の作製方法。
9. An organic resin film is formed in contact with a light-transmitting substrate, and then the organic resin film is patterned into a predetermined shape, and an inorganic insulating film covering the organic resin film having the predetermined shape is formed. Forming an amorphous semiconductor film in contact with the inorganic insulating film, wherein the amorphous semiconductor film is in contact with the inorganic insulating film and exists above the organic resin film via the inorganic insulating film. A region and a second region not in contact with the inorganic insulating film and above the organic resin film via the inorganic insulating film, and the first region is sandwiched by the second region and continuously. Forming an island-shaped amorphous semiconductor film by patterning the amorphous semiconductor film to be present; and irradiating the island-shaped amorphous semiconductor film with a laser beam to form an island-shaped crystalline semiconductor film. Method for manufacturing the device.
【請求項10】請求項9において、前記第二領域は前記
第一領域の端から0.5μm〜5μmの幅になるように
島状非晶質半導体膜を形成することを特徴とする半導体
装置の作製方法。
10. The semiconductor device according to claim 9, wherein the island-shaped amorphous semiconductor film is formed so that the second region has a width of 0.5 μm to 5 μm from an end of the first region. Method of manufacturing.
【請求項11】請求項9または請求項10において、前
記無機絶縁膜と前記非晶質半導体膜は、大気にふれるこ
となく連続して形成することを特徴とする半導体装置の
作製方法。
11. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 9, wherein the inorganic insulating film and the amorphous semiconductor film are formed continuously without exposure to air.
【請求項12】請求項9乃至11のいずれか一項におい
て、前記レーザー光は、前記基板の表面側から照射する
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 9, wherein the laser light is applied from a surface side of the substrate.
【請求項13】請求項9乃至11のいずれか一項におい
て、前記レーザー光は、前記基板の表面側および裏面側
から同時に照射することを特徴とする半導体装置の作製
方法。
13. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 9, wherein the laser light is irradiated simultaneously from the front side and the back side of the substrate.
【請求項14】請求項9乃至13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、携帯
型情報端末、デジタルカメラ、プロジェクター、または
有機エレクトロルミネッセンス材料を用いた表示装置で
あることを特徴とする半導体装置の作製方法。
14. The semiconductor device according to claim 9, wherein the semiconductor device is a personal computer, a portable information terminal, a digital camera, a projector, or a display device using an organic electroluminescent material. Of manufacturing a semiconductor device.
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