JP2003023161A - Semiconductor device and method for manufacturing the device - Google Patents

Semiconductor device and method for manufacturing the device

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JP2003023161A JP2002108720A JP2002108720A JP2003023161A JP 2003023161 A JP2003023161 A JP 2003023161A JP 2002108720 A JP2002108720 A JP 2002108720A JP 2002108720 A JP2002108720 A JP 2002108720A JP 2003023161 A JP2003023161 A JP 2003023161A
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朗 角田
Shunpei Yamazaki
舜平 山崎
Jun Koyama
潤 小山
Mai Akiba
麻衣 秋葉
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a technology for improving the characteristics of a TFT, and realizing the structure of the TFT optimal for the driving conditions of a pixel section and a driving circuit by using a small number of photomasks. SOLUTION: This semiconductor integrated device is provided with a semiconductor film, a first electrode, and a first insulating film put between the semiconductor film and the first electrode. Also, this is provided with a second electrode and a second insulating film put between the semiconductor film and the second electrode. Then, the first electrode and the second electrode are overlapped with each other with the channel formation region of the semiconductor film put between the first electrode and the second electrode, and a constant voltage is always applied to the first electrode.

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、基板上に形成され
た結晶構造を有する半導体膜を用いた薄膜トランジスタ
(Thin Film Transistor、以下TFTと記す)を用いた
半導体装置及びその作製方法に関する。尚、本明細書に
おいて半導体装置とは、半導体特性を利用して機能する
装置全般を指し、本発明により作製される半導体装置は
TFTを内蔵した液晶表示装置に代表される表示装置、
半導体集積回路(マイクロプロセッサ、信号処理回路ま
たは高周波回路等)を範疇に含んでいる。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device using a thin film transistor (hereinafter referred to as TFT) using a semiconductor film having a crystal structure formed on a substrate and a method for manufacturing the same. Note that in this specification, a semiconductor device refers to all devices which function by utilizing semiconductor characteristics, and a semiconductor device manufactured by the present invention is a display device typified by a liquid crystal display device including a TFT.
The semiconductor integrated circuit (microprocessor, signal processing circuit, high-frequency circuit, or the like) is included in the category.

【0002】[0002]

【従来の技術】テレビ受像器、パーソナルコンピュー
タ、携帯電話など半導体素子を内蔵した様々な半導体装
置において、文字や画像を表示するためのディスプレイ
は情報を人間が認識する手段として必要不可欠なものと
なっている。特に最近では、液晶の電気光学特性を利用
した液晶表示装置に代表される平板型のディスプレイ
(フラットパネルディスプレイ)が積極的に用いられて
いる。
2. Description of the Related Art In various semiconductor devices including semiconductor elements such as a television receiver, a personal computer, and a mobile phone, a display for displaying characters and images becomes an indispensable means for humans to recognize information. ing. Particularly in recent years, a flat panel display (flat panel display) represented by a liquid crystal display device utilizing the electro-optical characteristics of liquid crystal has been actively used.

【0003】フラットパネルディスプレイの一つの形態
として、画素毎にTFTを設け、データ信号を順次書き
込むことにより映像表示を行うアクティブマトリクス駆
動方式が知られている。TFTはアクティブマトリクス
駆動方式を実現する上で必須の素子となっている。
As one form of a flat panel display, an active matrix drive system is known in which a TFT is provided for each pixel and a data signal is sequentially written to display an image. The TFT is an essential element for realizing the active matrix driving method.

【0004】TFTは非晶質シリコンを用いて作製され
るものがほとんどであったが、電界効果移動度が低く、
映像信号を処理するために必要な周波数で動作させるこ
とが不可能であったので、もっぱら画素毎に設けるスイ
ッチング素子としてのみ使用されていた。データ線に映
像信号を出力するデータ線側駆動回路や、走査線に走査
信号を出力する走査線側駆動回路はTAB(Tape Automa
ted Bonding)やCOG(Chip on Glass)により実装する
外付けのIC(ドライバIC)で賄っていた。
Most of TFTs are manufactured by using amorphous silicon, but the field effect mobility is low,
Since it was impossible to operate at a frequency necessary for processing a video signal, it was used exclusively as a switching element provided for each pixel. The data line side driving circuit that outputs a video signal to the data line and the scanning line side driving circuit that outputs a scanning signal to the scanning line are TAB (Tape Automa
It was covered by an external IC (driver IC) mounted by ted bonding) or COG (Chip on Glass).

【0005】しかしながら、画素密度が増加すると画素
ピッチが狭くなるので、ドライバICを実装する方式に
は限界があると考えられている。例えば、UXGA(画
素数1200×1600個)を想定した場合、RGBカ
ラー方式では単純に見積もっても6000個の接続端子
が必要になる。接続端子数の増加は接点不良の発生確率
を増加させる原因となる。また、画素部の周辺部分の領
域(額縁領域)が増大し、これをディスプレイとする半
導体装置の小型化や外観のデザインを損なう要因とな
る。このような背景から、駆動回路一体型の表示装置の
必要性が明瞭になっている。画素部と走査線側及びデー
タ線側駆動回路を同一の基板に一体形成することで接続
端子の数は激減し、また額縁領域の面積も縮小させるこ
とができる。
However, since the pixel pitch becomes narrower as the pixel density increases, it is considered that the method of mounting the driver IC has a limit. For example, in the case of UXGA (1200 × 1600 pixels), the RGB color system requires 6000 connection terminals even if simply estimated. An increase in the number of connecting terminals causes an increase in the probability of contact failure. In addition, the area (frame area) in the peripheral portion of the pixel portion is increased, which becomes a factor of impairing the miniaturization and external design of a semiconductor device using this as a display. From this background, the need for a display device integrated with a drive circuit has become clear. By integrally forming the pixel portion and the scanning line side and data line side driving circuits on the same substrate, the number of connection terminals can be drastically reduced and the area of the frame region can be reduced.

【0006】それを実現する手段として、多結晶シリコ
ン膜でTFTを形成する方法が提案されている。しか
し、多結晶シリコンを用いてTFTを形成しても、その
電気的特性は所詮単結晶シリコン基板に形成されるMO
Sトランジスタの特性に匹敵するものではなかった。例
えば、電界効果移動度は単結晶シリコンの1/10以下
である。また、結晶粒界に形成される欠陥に起因してオ
フ電流が高くなってしまうといった問題点を有してい
る。
As a means for realizing this, a method of forming a TFT with a polycrystalline silicon film has been proposed. However, even if a TFT is formed by using polycrystalline silicon, the electrical characteristics of the TFT will be limited to the MO formed on the single crystal silicon substrate.
It was not comparable to the characteristics of the S-transistor. For example, the field effect mobility is 1/10 or less that of single crystal silicon. In addition, there is a problem that off-state current becomes high due to defects formed at crystal grain boundaries.

【0007】それにもかかわらず、データ線側駆動回路
は高い駆動能力(オン電流、Ion)及びホットキャリア
効果による劣化を防ぎ信頼性を向上させることが求めら
れる一方、画素部は低いオフ電流(Ioff)が求められ
ている。
Nevertheless, the data line side driving circuit is required to have high driving ability (ON current, I on ), and to prevent deterioration due to the hot carrier effect to improve reliability, while the pixel section has low OFF current ( I off ) is required.

【0008】オフ電流値を低減するためのTFT構造と
して、低濃度ドレイン(LDD:Lightly Doped drai
n)構造が知られている。この構造は、チャネル形成領
域と、高濃度に不純物元素を添加して形成するソース領
域或いはドレイン領域との間に、低濃度に不純物元素を
添加したLDD領域を設けたものである。また、ホット
キャリアによるオン電流値の劣化を防ぐのに有効な構造
として、LDD領域の一部分がゲート電極と重なるLD
D構造(以下、Gate-drain Overlapped LDDを省略して
GOLDと呼ぶ)が知られている。
As a TFT structure for reducing the off current value, a lightly doped drain (LDD) is used.
n) The structure is known. In this structure, an LDD region added with an impurity element at a low concentration is provided between a channel formation region and a source region or a drain region formed by adding an impurity element at a high concentration. Further, as an effective structure for preventing the deterioration of the on-current value due to hot carriers, an LD in which a part of the LDD region overlaps the gate electrode
The D structure (hereinafter, Gate-drain Overlapped LDD is abbreviated as GOLD) is known.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】TFTは半導体膜や絶
縁膜、或いは導電膜を、フォトマスクを用いて所定の形
状にエッチング加工しながら積層することにより作製す
る。しかし、画素部や各駆動回路に求められる特性を得
るためにTFTの構造を最適化すると、フォトマスクの
数が増加してしまい、製造工程が複雑となり工程数が必
然的に増加してしまう。
A TFT is manufactured by laminating a semiconductor film, an insulating film, or a conductive film while etching into a predetermined shape using a photomask. However, if the structure of the TFT is optimized in order to obtain the characteristics required for the pixel portion and each drive circuit, the number of photomasks increases, the manufacturing process becomes complicated, and the number of processes inevitably increases.

【0010】さらに、TFTの特性を向上させ、画素部
や駆動回路の駆動条件に最適な構造のTFTを、少ない
フォトマスクの数で実現する技術を提供することを目的
とする。
Another object of the present invention is to provide a technique for improving the characteristics of the TFT and realizing a TFT having a structure optimal for the driving conditions of the pixel portion and the driving circuit with a small number of photomasks.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに、本発明の半導体装置が有する薄膜トランジスタ
は、半導体膜と、第1の電極と、半導体膜と第1の電極
の間に挟まれた第1の絶縁膜とを有しており、さらに、
第2の電極と、半導体膜と第2の電極の間に挟まれた第
2の絶縁膜とを有している。そして、第1の電極と第2
の電極は、半導体膜が有するチャネル形成領域を間に挟
んで重なっている。
In order to solve the above problems, a thin film transistor included in a semiconductor device of the present invention is sandwiched between a semiconductor film, a first electrode, and the semiconductor film and the first electrode. And a first insulating film,
It has a second electrode and a second insulating film sandwiched between the semiconductor film and the second electrode. And the first electrode and the second
The electrodes of are overlapped with each other with the channel formation region of the semiconductor film interposed therebetween.

【0012】そして、本発明では、オン電流の増加より
もオフ電流の低減が重要視される、例えば半導体装置の
画素部にスイッチング素子として形成されたTFTの場
合、第1の電極に常に一定の電圧(コモン電圧)を印加
する。なお、この一定の電圧は、nチャネル型TFTの
場合は閾値よりも小さく、pチャネル型TFTの場合は
閾値よりも大きくする。
In the present invention, the reduction of the off-current is more important than the increase of the on-current. For example, in the case of a TFT formed as a switching element in the pixel portion of a semiconductor device, the first electrode is always constant. Apply voltage (common voltage). The constant voltage is smaller than the threshold in the case of the n-channel TFT and larger than the threshold in the case of the p-channel TFT.

【0013】第1の電極にコモン電圧を印加すること
で、電極が1つの場合に比べて閾値のばらつきを抑える
ことができ、なおかつオフ電流を抑えることができる。
By applying the common voltage to the first electrode, it is possible to suppress the variation in the threshold value and to suppress the off-current as compared with the case where the number of electrodes is one.

【0014】また、本発明では、オフ電流の低減よりも
オン電流の増加が重要視される、例えば半導体装置の駆
動回路のバッファ等が有するTFTの場合、第1の電極
と第2の電極に同じ電圧を印加する。
In the present invention, the increase of the on-current is more important than the reduction of the off-current. For example, in the case of a TFT included in a buffer of a drive circuit of a semiconductor device, the first electrode and the second electrode are Apply the same voltage.

【0015】なお本明細書において駆動回路とは、画素
部に画像を表示させるための信号を生成するための回路
であり、データ線駆動回路や、走査線駆動回路がこれに
含まれる。
In this specification, the drive circuit is a circuit for generating a signal for displaying an image in the pixel portion, and includes a data line drive circuit and a scanning line drive circuit.

【0016】第1の電極と第2の電極に同じ電圧を印加
することで、実質的に半導体膜の膜厚を薄くしたのと同
じように空乏層が早く広がるので、サブスレッショルド
係数(S値)を小さくすることができ、さらに電界効果
移動度を向上させることができる。したがって、電極が
1つの場合に比べてオン電流を大きくすることができ
る。よって、この構造のTFTを駆動回路に使用するこ
とにより、駆動電圧を低下させることができる。また、
オン電流を大きくすることができるので、TFTのサイ
ズ(特にチャネル幅)を小さくすることができる。その
ため集積密度を向上させることができる。また、界面散
乱を抑え、トランスコンダクタンス(gm)を増加させ
ることができる。
By applying the same voltage to the first electrode and the second electrode, the depletion layer spreads quickly in the same manner as when the thickness of the semiconductor film is made thin, so that the subthreshold coefficient (S value) is increased. ) Can be reduced, and the field effect mobility can be further improved. Therefore, the on-current can be increased as compared with the case where the number of electrodes is one. Therefore, by using the TFT having this structure in the drive circuit, the drive voltage can be lowered. Also,
Since the on-current can be increased, the size of the TFT (particularly the channel width) can be reduced. Therefore, the integration density can be improved. In addition, interface scattering can be suppressed and transconductance (gm) can be increased.

【0017】図31を用いて、本発明の薄膜トランジス
タの回路図について説明する。ここでは代表的に、pチ
ャネル型TFTのみ示す。nチャネル型TFTの場合
は、矢印の方向が、pチャネル型TFTの場合と逆にな
る。図31(A)は、電極が1つのみの一般的な薄膜ト
ランジスタの回路図である。図31(B)は、半導体膜
を間に挟んだ2つの電極を有し、なおかつ一方の電極に
一定の電圧(ここではグラウンドの電圧)が印加されて
いる、本発明の薄膜トランジスタの回路図である。図3
1(C)は、半導体膜を間に挟んだ2つの電極を有し、
なおかつ2つの電極が互いに電気的に接続されている、
本発明の薄膜トランジスタの回路図である。以下、本発
明の説明において、図31に示した回路図を用いる。
A circuit diagram of the thin film transistor of the present invention will be described with reference to FIG. Here, only the p-channel TFT is shown as a representative. In the case of the n-channel TFT, the arrow direction is opposite to that in the case of the p-channel TFT. FIG. 31A is a circuit diagram of a general thin film transistor having only one electrode. FIG. 31B is a circuit diagram of a thin film transistor of the invention which has two electrodes sandwiching a semiconductor film and a constant voltage (here, a ground voltage) is applied to one electrode. is there. Figure 3
1 (C) has two electrodes sandwiching a semiconductor film,
Furthermore, the two electrodes are electrically connected to each other,
It is a circuit diagram of a thin film transistor of the present invention. In the following description of the present invention, the circuit diagram shown in FIG. 31 is used.

【0018】[0018]

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態について、図
1を参照して説明する。図1(A)において絶縁表面を
有する基板10上に第1の電極11が形成されている。
第1の電極11は導電性を有する物質で形成されていれ
ば良い。代表的には、アルミニウム(Al)、タングス
テン(W)、モリブデン(Mo)、タンタル(Ta)、
チタン(Ti)から選ばれた一種または複数種からなる
合金又は化合物で形成することができる。また何層かの
導電性の膜を積層したものを、第1の電極として用いて
も良い。第1の電極11は、150〜400nmの厚さを
有している。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION An embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In FIG. 1A, a first electrode 11 is formed on a substrate 10 having an insulating surface.
The first electrode 11 may be made of a conductive material. Typically, aluminum (Al), tungsten (W), molybdenum (Mo), tantalum (Ta),
It can be formed of an alloy or compound composed of one or more selected from titanium (Ti). Alternatively, a stack of several conductive films may be used as the first electrode. The first electrode 11 has a thickness of 150 to 400 nm.

【0019】この第1の電極11を覆って、第1の絶縁
膜12を形成する。なお本実施の形態では、2層の絶縁
膜(第1の絶縁膜A 12a、第1の絶縁膜B 12
b)を積層したものを、第1の絶縁膜12として用いて
いる。図1では、第1の絶縁膜A 12aとして、酸化
窒化シリコン膜又は窒化シリコン膜で10〜50nmの厚
さで形成する。第1の絶縁膜B 12bは酸化窒化シリ
コン膜又は酸化シリコン膜を用い、0.5〜1μmの厚
さで形成する。酸化窒化シリコン膜を用いる場合にはプ
ラズマCVD法でSiH4、NH3、N2Oの混合ガスか
ら作製され、膜中に窒素が20〜40原子%含まれる膜
を適用する。この酸化窒化シリコン膜、窒化シリコン膜
等の窒素含有の絶縁膜を用いることにより、基板10側
からアルカリ金属などの不純物の拡散を防止することが
出来る。
A first insulating film 12 is formed so as to cover the first electrode 11. Note that in this embodiment mode, two layers of insulating films (a first insulating film A 12a and a first insulating film B 12) are used.
A laminate of b) is used as the first insulating film 12. In FIG. 1, the first insulating film A 12a is formed of a silicon oxynitride film or a silicon nitride film with a thickness of 10 to 50 nm. The first insulating film B 12b is a silicon oxynitride film or a silicon oxide film and is formed to a thickness of 0.5 to 1 μm. When a silicon oxynitride film is used, a film formed by a plasma CVD method from a mixed gas of SiH 4 , NH 3 , and N 2 O and containing 20 to 40 atomic% of nitrogen is used. By using a nitrogen-containing insulating film such as a silicon oxynitride film or a silicon nitride film, diffusion of impurities such as alkali metal from the substrate 10 side can be prevented.

【0020】第1の絶縁膜12の表面は、先に形成した
第1の電極11に起因する凹凸を有していることがあ
る。この凹凸は表面を研磨することにより平坦化する。
平坦化の手法としては化学的機械研磨(Chemical-Mecha
nical Polishing:以下、CMPと記す)が挙げられ
る。第1の絶縁膜12に対するCMPの研磨剤(スラリ
ー)には、例えば、塩化シリコンガスを熱分解して得ら
れるフュームドシリカ粒子をKOH添加水溶液に分散し
たものを用いると良い。CMPにより第1の絶縁膜を
0.1〜0.5μm程度除去して、表面を平坦化する。
なお、第1の絶縁膜の表面は必ずしも研磨する必要はな
い。前記平坦化された第1の絶縁膜は、表面における凹
凸の高低差が5nm以下であることが好ましく、より望
ましくは、1nm以下であるのが良い。平坦性が向上し
たことによって、後に形成されるゲート絶縁膜として用
いる第1の絶縁膜を薄くすることが可能となり、TFT
の移動度を向上させることができる。また、平坦性が向
上したことによって、TFTを作製した場合、オフ電流
を低減することができる。
The surface of the first insulating film 12 may have irregularities due to the first electrode 11 previously formed. The unevenness is flattened by polishing the surface.
Chemical-mechanical polishing (Chemical-Mecha
nical Polishing: hereinafter referred to as CMP). As the CMP polishing agent (slurry) for the first insulating film 12, for example, fumed silica particles obtained by thermally decomposing silicon chloride gas are dispersed in a KOH-added aqueous solution. The first insulating film is removed by CMP to the extent of 0.1 to 0.5 μm to planarize the surface.
Note that the surface of the first insulating film does not necessarily need to be polished. The level difference of the unevenness on the surface of the planarized first insulating film is preferably 5 nm or less, and more preferably 1 nm or less. The improved flatness makes it possible to reduce the thickness of the first insulating film used as a gate insulating film to be formed later.
The mobility of can be improved. Further, since the flatness is improved, off current can be reduced when a TFT is manufactured.

【0021】表面が平坦化された第1の絶縁膜12上に
半導体膜13が形成されている。半導体膜13は、チャ
ネル形成領域18と、チャネル形成領域18を挟んでい
る不純物領域19とを有している。そして、半導体膜1
3上には第2の絶縁膜14が形成され、さらに第2の絶
縁膜14を間に挟んで、半導体膜13上に第2の電極1
5が形成されている。
A semiconductor film 13 is formed on the first insulating film 12 whose surface is flattened. The semiconductor film 13 has a channel forming region 18 and an impurity region 19 sandwiching the channel forming region 18. Then, the semiconductor film 1
A second insulating film 14 is formed on the semiconductor film 3, and the second electrode 1 is formed on the semiconductor film 13 with the second insulating film 14 interposed therebetween.
5 is formed.

【0022】第1の電極11と第2の電極15とは、チ
ャネル形成領域18を間に挟んで、互いに重なり合って
いる。
The first electrode 11 and the second electrode 15 overlap each other with the channel forming region 18 interposed therebetween.

【0023】その他、第3の絶縁膜16、配線17は必
要に応じて設ける。
In addition, the third insulating film 16 and the wiring 17 are provided as needed.

【0024】第1の電極11と第2の電極15とは、電
気的に接続されていても良いし、どちらか一方の電極に
コモン電圧を印加していても良い。
The first electrode 11 and the second electrode 15 may be electrically connected, or a common voltage may be applied to either one of the electrodes.

【0025】図1(A)において、第1の電極11と第
2の電極15とが直接接続されている場合の、A−A’
の断面図を図1(B)に示す。
In FIG. 1A, AA 'when the first electrode 11 and the second electrode 15 are directly connected.
A cross-sectional view of is shown in FIG.

【0026】図1(B)に示すように、第1の電極11
と第2の電極15は半導体膜13の外側で、第1の絶縁
膜12b及び第2の絶縁膜14に形成されたコンタクト
ホール21を介して接続されている。
As shown in FIG. 1B, the first electrode 11
The second electrode 15 and the second electrode 15 are connected to each other outside the semiconductor film 13 via a contact hole 21 formed in the first insulating film 12b and the second insulating film 14.

【0027】図1(A)において第1の電極11と第2
の電極15とが、配線17と同じ導電膜から形成された
配線24によって接続されている場合の、A−A’の断
面図を図1(C)に示す。
In FIG. 1A, the first electrode 11 and the second electrode 11
1C is a cross-sectional view taken along the line AA ′ in the case where the electrode 15 is connected by a wiring 24 formed of the same conductive film as the wiring 17.

【0028】図1(C)に示すように、第1の電極11
と配線24とが、第1の絶縁膜12b、第2の絶縁膜1
4及び第3の絶縁膜16に形成されたコンタクトホール
23を介して接続されている。また、第2の電極15と
配線24とが、第3の絶縁膜16に形成されたコンタク
トホール22を介して接続されている。
As shown in FIG. 1C, the first electrode 11
And the wiring 24 are the first insulating film 12b and the second insulating film 1
4 and the third insulating film 16 through the contact holes 23 formed. Further, the second electrode 15 and the wiring 24 are connected via the contact hole 22 formed in the third insulating film 16.

【0029】なお、第1の電極11と第2の電極15の
電気的な接続の仕方は、図1(B)、図1(C)に示し
た構成に限定されない。
The method of electrically connecting the first electrode 11 and the second electrode 15 is not limited to the configuration shown in FIGS. 1 (B) and 1 (C).

【0030】CMPにより除去する膜厚は、第1の絶縁
膜12の厚さやその誘電率及び第2の絶縁膜14の厚さ
を考慮して決める。ここに残存する膜は、実質的にゲー
ト絶縁膜として機能する。従って、第1の絶縁膜を複数
の絶縁膜を積層して形成している場合、第1の電極11
上において最上層の絶縁膜のみ研磨するようにしても良
いし、下層の絶縁膜が露出するように研磨しても良い。
The film thickness to be removed by CMP is determined in consideration of the thickness of the first insulating film 12, its dielectric constant and the thickness of the second insulating film 14. The film remaining here substantially functions as a gate insulating film. Therefore, when the first insulating film is formed by laminating a plurality of insulating films, the first electrode 11
Only the uppermost insulating film may be polished above, or the lower insulating film may be exposed.

【0031】例えば、第1の絶縁膜A 12a及び第1
の絶縁膜B 12bが酸化窒化シリコン膜で形成され誘
電率が7.5であり、第2の絶縁膜14が酸化シリコン
膜で形成する場合は誘電率が3.9となり両者に差異が
生じる。その場合、CMP後の仕上がり寸法は、第1の
絶縁膜12の膜厚を150nmとし、第2の絶縁膜14の
膜厚を110nmとすると良い。
For example, the first insulating film A 12a and the first insulating film A 12a
The insulating film B 12b is formed of a silicon oxynitride film and has a dielectric constant of 7.5, and when the second insulating film 14 is formed of a silicon oxide film, the dielectric constant is 3.9, which is different. In that case, the finished dimensions after CMP are preferably such that the thickness of the first insulating film 12 is 150 nm and the thickness of the second insulating film 14 is 110 nm.

【0032】第1の電極にコモン電圧を印加すること
で、電極が1つの場合に比べて閾値のばらつきを抑える
ことができ、なおかつオフ電流を抑えることができる。
By applying the common voltage to the first electrode, it is possible to suppress the variation in threshold value and to suppress the off-current as compared with the case where there is one electrode.

【0033】TFTは半導体膜とゲート絶縁膜とゲート
電極との配置により、トップゲート型(プレーナー型)
とボトムゲート型(逆スタガ型)などが知られている。
いずれにしても、サブスレッショルド係数を小さくする
には半導体膜の膜厚を薄くする必要がある。TFTで用
いられるように非晶質半導体膜を結晶化した半導体膜を
適用する場合には、その非晶質半導体膜が薄くなると共
に結晶性が悪くなり、純粋に膜厚を薄くした効果を得る
ことができない。しかし、第1の電極と第2の電極を電
気的に接続し、図1において示すように半導体膜の上下
に該2つの電極を重ねることにより、実質的に半導体膜
の厚さを薄くしたのと同様、電圧の印加と共に早く空乏
化し、電界効果移動度やサブスレッショルド係数を小さ
くし、オン電流を大きくすることができる。
The TFT is a top gate type (planar type) depending on the arrangement of the semiconductor film, the gate insulating film and the gate electrode.
And bottom gate type (inverted stagger type) are known.
In any case, it is necessary to reduce the thickness of the semiconductor film in order to reduce the subthreshold coefficient. When a semiconductor film obtained by crystallizing an amorphous semiconductor film is used as in a TFT, the amorphous semiconductor film becomes thin and its crystallinity deteriorates, and the effect of purely reducing the film thickness is obtained. I can't. However, the thickness of the semiconductor film is substantially reduced by electrically connecting the first electrode and the second electrode and overlapping the two electrodes above and below the semiconductor film as shown in FIG. Similarly to the above, it is possible to deplete quickly with the application of voltage, reduce the field effect mobility and the subthreshold coefficient, and increase the on-current.

【0034】なお、第1の電極11と第2の電極15と
が電気的に接続されている場合、第1の絶縁膜12と第
2の絶縁膜14の誘電率が近ければ近いほど、電界効果
移動度やサブスレッショルド係数を小さくし、オン電流
を大きくすることができる。
When the first electrode 11 and the second electrode 15 are electrically connected, the closer the dielectric constants of the first insulating film 12 and the second insulating film 14 are, the closer the electric field is. The on-current can be increased by decreasing the effect mobility and the subthreshold coefficient.

【0035】また、第1の電極11とチャネル形成領域
とが重なっている部分において、第1の絶縁膜12膜の
厚さが均一であるときのその膜厚と、第2の電極15と
チャネル形成領域とが重なっている部分において、第2
の絶縁膜14の厚さが均一であるときのその膜厚は、近
ければ近いほど、電界効果移動度やサブスレッショルド
係数を小さくし、オン電流を大きくすることができる。
第1の電極11と重なる部分における第1の絶縁膜の膜
厚をd1、第2の電極15と重なる部分における第2の
絶縁膜の膜厚をd2とすると、|d1−d2|/d1≦
0.1であり、なおかつ、|d1−d2|/d2≦0.
1を満たすのが望ましい。より好ましくは、|d1−d
2|/d1≦0.05であり、なおかつ、|d1−d2
|/d2≦0.05を満たすのが良い。
Further, in the portion where the first electrode 11 and the channel forming region overlap, the film thickness of the first insulating film 12 when the film is uniform, the second electrode 15 and the channel. In the portion where the formation area overlaps, the second
When the thickness of the insulating film 14 is uniform, the closer it is, the smaller the field effect mobility and the subthreshold coefficient and the larger the on-current.
If the film thickness of the first insulating film in the portion overlapping the first electrode 11 is d1 and the film thickness of the second insulating film in the portion overlapping the second electrode 15 is d2, | d1-d2 | / d1 ≦
0.1, and | d1-d2 | / d2 ≦ 0.
It is desirable to satisfy 1. More preferably, | d1-d
2 | /d1≦0.05, and | d1-d2
It is preferable to satisfy | /d2≦0.05.

【0036】最も好ましいのは、第1の電極11と第2
の電極15とが電気的に接続されていない状態におい
て、第1の電極11にグラウンドの電圧を印加したとき
の薄膜トランジスタの閾値と、第2の電極15にグラウ
ンドの電圧を印加したときの薄膜トランジスタの閾値が
ほぼ同じになるようにしたうえで、第1の電極11と第
2の電極15とを電気的に接続することである。そうす
ることで、電界効果移動度やサブスレッショルド係数を
より小さくし、オン電流をより大きくすることができ
る。
Most preferably, the first electrode 11 and the second electrode
Of the thin film transistor when the ground voltage is applied to the first electrode 11 and the thin film transistor when the ground voltage is applied to the second electrode 15 in a state where the ground voltage is not electrically connected to the first electrode 11. That is, the first electrode 11 and the second electrode 15 are electrically connected after the thresholds are set to be approximately the same. By doing so, the field effect mobility and the subthreshold coefficient can be further reduced, and the on-current can be further increased.

【0037】この様な構成を取ることによって、半導体
膜の上下にチャネル(デュアルチャネル)を形成でき、
TFTの特性を向上させることができる。
With such a structure, channels (dual channels) can be formed above and below the semiconductor film,
The characteristics of the TFT can be improved.

【0038】また、第1の電極11と同時に各種信号又
は電力を伝達する配線を形成することができる。また、
CMPによる平坦化処理と組み合わせると、その上層に
形成する半導体膜などに何ら影響を与えることはない。
また、多層配線により配線の高密度化を実現できる。以
下、実施例により、アクティブマトリクス駆動の表示装
置に適用する具体例を示す。
Further, wiring for transmitting various signals or electric power can be formed simultaneously with the first electrode 11. Also,
When combined with the planarization treatment by CMP, it does not affect the semiconductor film or the like formed thereover.
In addition, the wiring density can be increased by the multilayer wiring. Hereinafter, a specific example applied to a display device driven by an active matrix will be described by way of examples.

【0039】[0039]

【実施例】(実施例1)本発明の半導体装置の作製工程
について説明する。ここでは、同一基板上に画素部と、
画素部の近く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
について詳細に説明する。なお、本実施例では、画素部
に形成されたTFTは、全て第1電極にコモン電圧が印
加されており、駆動回路に形成されたTFTは第1電極
と第2電極とが接続されている例を示している。本実施
例において用いる図2乃至図6は、その作製工程を説明
する断面図であり、図7乃至図9はそれに対応する上面
図を示し、説明の便宜上共通する符号を用いて説明す
る。
EXAMPLE 1 A process for manufacturing a semiconductor device of the present invention will be described. Here, the pixel portion on the same substrate,
A method of simultaneously manufacturing TFTs (n-channel TFTs and p-channel TFTs) of a driver circuit provided near the pixel portion will be described in detail. In this embodiment, the common voltage is applied to the first electrode of all the TFTs formed in the pixel portion, and the first electrode and the second electrode are connected to the TFT formed in the driving circuit. An example is shown. 2 to 6 used in this embodiment are cross-sectional views illustrating the manufacturing process thereof, and FIGS. 7 to 9 are top views corresponding to the manufacturing processes, and the same reference numerals are used for convenience of description.

【0040】図2(A)において、基板101は絶縁表
面を有し、後の工程の処理温度に耐えうるものであれ
ば、どのような材料の基板でも用いることが可能であ
る。代表的には、ガラス基板、石英基板、セラミック基
板などを用いることができる。また、シリコン基板、金
属基板またはステンレス基板の表面に絶縁膜を形成した
ものを用いても良い。また、本実施例の処理温度に耐え
うる耐熱性を有するプラスチック基板を用いてもよい。
In FIG. 2A, the substrate 101 can be made of any material as long as it has an insulating surface and can withstand a processing temperature in a later step. Typically, a glass substrate, a quartz substrate, a ceramic substrate, or the like can be used. Alternatively, a silicon substrate, a metal substrate, or a stainless steel substrate having an insulating film formed on its surface may be used. Alternatively, a plastic substrate having heat resistance that can withstand the processing temperature of this embodiment may be used.

【0041】この基板101の絶縁表面上に第1の配線
102と第1の電極103〜107を形成する。第1の
配線及び第1の電極はAl、W、Mo、Ti、Taから
選ばれた一種又は複数種からなる導電性の材料で形成す
る。本実施例ではWを用いたが、TaNの上にWを積層
したものを第1の配線及び第1の電極として用いても良
い。
A first wiring 102 and first electrodes 103 to 107 are formed on the insulating surface of the substrate 101. The first wiring and the first electrode are formed of a conductive material including one kind or a plurality of kinds selected from Al, W, Mo, Ti, and Ta. Although W is used in this embodiment, a stack of W on TaN may be used as the first wiring and the first electrode.

【0042】図7(A)は、図2(A)における画素部
の上面図を示している。第1の電極105、106、1
07は、コモン配線180の一部である。
FIG. 7 (A) shows a top view of the pixel portion in FIG. 2 (A). First electrodes 105, 106, 1
Reference numeral 07 is a part of the common wiring 180.

【0043】第1の配線102と第1の電極103〜1
07を形成した後、第1の絶縁膜110を形成する。本
実施例では、第1の絶縁膜110は、2つの絶縁膜(第
1の絶縁膜A 110a、第1の絶縁膜B 110b)
を積層することで形成されている。第1の絶縁膜A 1
10aは酸窒化シリコン膜を用い、10〜50nmの厚さ
で形成する。第1の絶縁膜B 110bは酸化シリコン
膜又は酸窒化シリコン膜を用い、0.5〜1μmの厚さ
で形成する。
First wiring 102 and first electrodes 103 to 1
After forming 07, the first insulating film 110 is formed. In this embodiment, the first insulating film 110 is composed of two insulating films (first insulating film A 110a and first insulating film B 110b).
Are formed by stacking. First insulating film A 1
10a is a silicon oxynitride film and is formed to a thickness of 10 to 50 nm. The first insulating film B 110b is formed using a silicon oxide film or a silicon oxynitride film with a thickness of 0.5 to 1 μm.

【0044】第1の絶縁膜110の表面は、先に形成し
た第1の配線及び第1の電極に起因する凹凸を有してい
る場合がある。好ましくは、この凹凸を平坦化すること
が望ましい。平坦化の手法としてはCMPを用いる。第
1の絶縁膜110に対するCMPの研磨剤(スラリー)
には、例えば、塩化シリコンガスを熱分解して得られる
フュームドシリカ粒子をKOH添加水溶液に分散したも
のを用いると良い。CMPにより第1の絶縁膜を0.1
〜0.5μm程度除去して、表面を平坦化する。
The surface of the first insulating film 110 may have unevenness due to the first wiring and the first electrode formed previously. Preferably, it is desirable to flatten these irregularities. CMP is used as a flattening method. CMP polishing agent (slurry) for the first insulating film 110
For example, fumed silica particles obtained by thermally decomposing silicon chloride gas may be dispersed in a KOH-added aqueous solution. The first insulating film is made 0.1 by CMP.
The surface is flattened by removing about 0.5 μm.

【0045】こうして、図2(B)に示すように平坦化
された第1の絶縁膜112が形成され、その上に半導体
層を形成する。半導体層113は結晶構造を有する半導
体で形成する。これは、第1の絶縁膜112上に形成し
た非晶質半導体層を結晶化して得る。非晶質半導体層は
堆積した後、加熱処理やレーザー光の照射により結晶化
させる。非晶質半導体層の材料に限定はないが、好まし
くはシリコン又はシリコンゲルマニウム(Six
1-x;0<x<1、代表的には、x=0.001〜
0.05)合金などで形成する。
Thus, the flattened first insulating film 112 is formed as shown in FIG. 2B, and the semiconductor layer is formed thereon. The semiconductor layer 113 is formed using a semiconductor having a crystal structure. This is obtained by crystallizing the amorphous semiconductor layer formed over the first insulating film 112. After the amorphous semiconductor layer is deposited, it is crystallized by heat treatment or irradiation with laser light. The material of the amorphous semiconductor layer is not limited, but is preferably silicon or silicon germanium (Si x G
e 1-x ; 0 <x <1, typically x = 0.001
0.05) It is formed of an alloy or the like.

【0046】その後、半導体層113をエッチングによ
り島状に分割し、図2(C)に示すように半導体膜11
4〜117を形成する。
After that, the semiconductor layer 113 is divided into islands by etching, and the semiconductor film 11 is formed as shown in FIG.
4 to 117 are formed.

【0047】図7(B)は図2(C)における上面図を
示している。第1の電極105、106は半導体膜11
6と第1の絶縁膜112を間に介して重なっている。ま
た、第1の電極107は半導体膜116と第1の絶縁膜
112を間に介して重なっている。なお、半導体膜18
1は容量を形成するための半導体膜であり、第1の電極
107と第1の絶縁膜112を間に挟んで重なってい
る。
FIG. 7B shows a top view of FIG. 2C. The first electrodes 105 and 106 are the semiconductor film 11
6 and the first insulating film 112 are interposed therebetween. In addition, the first electrode 107 overlaps with the semiconductor film 116 and the first insulating film 112 therebetween. The semiconductor film 18
Reference numeral 1 denotes a semiconductor film for forming a capacitor, which is overlapped with the first electrode 107 and the first insulating film 112 sandwiched therebetween.

【0048】次いで、図3(A)に示すように、半導体
膜114〜117、181を覆う第2の絶縁膜118を
形成する。第2の絶縁膜118は、プラズマCVD法や
スパッタ法でシリコンを含む絶縁物で形成する。その厚
さは40〜150nmとする。
Next, as shown in FIG. 3A, a second insulating film 118 is formed to cover the semiconductor films 114 to 117 and 181. The second insulating film 118 is formed of an insulator containing silicon by a plasma CVD method or a sputtering method. Its thickness is 40 to 150 nm.

【0049】第2の絶縁膜118上には第2のゲート電
極や第2の配線を形成するために導電膜を形成する。本
発明において第2のゲート電極は2層又はそれ以上の導
電膜を積層して形成する。第2の絶縁膜118上に形成
する第1の導電膜119はモリブデン、タングステンな
どの高融点金属の窒化物で形成し、その上に形成する第
2の導電膜120は高融点金属又はアルミニウムや銅な
どの低抵抗金属、或いはポリシリコンなどで形成する。
具体的には、第1の導電膜としてW、Mo、Ta、Ti
から選ばれ一種又は複数種の窒化物を選択し、第2の導
電膜としてW、Mo、Ta、Ti、Al、Cuから選ば
れ一種又は複数種の合金、或いはn型多結晶シリコンを
用いる。例えば、第1の導電膜119をTaNで形成
し、第2の導電膜120をWで形成しても良い。また第
2のゲート電極や第2の配線を3層の導電膜で形成する
場合、1層目をMo、2層目をAl、3層目をTiNと
しても良い。また1層目をW、2層目をAl、3層目を
TiNとしても良い。配線を多層にすることで、配線自
体の厚さが増すので配線抵抗を抑えることができる。
A conductive film is formed over the second insulating film 118 to form a second gate electrode and a second wiring. In the present invention, the second gate electrode is formed by stacking two or more conductive films. The first conductive film 119 formed over the second insulating film 118 is formed of a nitride of a refractory metal such as molybdenum or tungsten, and the second conductive film 120 formed thereover is formed of a refractory metal, aluminum, or the like. It is formed of a low resistance metal such as copper or polysilicon.
Specifically, as the first conductive film, W, Mo, Ta, Ti
One or more kinds of nitrides selected from the above are selected, and one or more kinds of alloys selected from W, Mo, Ta, Ti, Al, Cu, or n-type polycrystalline silicon is used as the second conductive film. For example, the first conductive film 119 may be formed of TaN and the second conductive film 120 may be formed of W. In addition, when the second gate electrode and the second wiring are formed of a three-layer conductive film, the first layer may be Mo, the second layer may be Al, and the third layer may be TiN. Further, the first layer may be W, the second layer may be Al, and the third layer may be TiN. By forming the wiring in multiple layers, the thickness of the wiring itself is increased, so that the wiring resistance can be suppressed.

【0050】次に、この第1の導電膜119及び第2の
導電膜120を、マスク190を用いてエッチングし、
第2の配線及び第2の電極を形成する。
Next, the first conductive film 119 and the second conductive film 120 are etched using the mask 190,
A second wiring and a second electrode are formed.

【0051】図3(B)に示すように、第1のエッチン
グ処理により、端部にテーパーを有する第1形状の電極
121〜125を形成する(第1の導電膜121a〜1
25aと第2の導電膜121b〜125bで成る)。第
2の絶縁膜118は、第1の形状の電極121〜125
で覆われない部分において、表面が20〜50nm程度エ
ッチングされ薄くなった状態になっている。ここではエ
ッチング前とエッチング後で区別するために、エッチン
グ後は第2の絶縁膜130として示す。
As shown in FIG. 3B, first etching treatment is performed to form first shape electrodes 121 to 125 having tapered ends (first conductive films 121a to 121a).
25a and the second conductive films 121b to 125b). The second insulating film 118 is formed of the first shape electrodes 121 to 125.
In the portion not covered with, the surface is thinned by etching by about 20 to 50 nm. Here, in order to distinguish between before etching and after etching, the second insulating film 130 is shown after etching.

【0052】第1のドーピング処理は、イオン注入法ま
たは質量分離をしないでイオンを注入するイオンドープ
法により行う。ドーピングは第1形状の電極121〜1
25をマスクとして用い、半導体膜114〜117に第
1濃度の一導電型不純物領域126〜129を形成す
る。第1濃度は1×1020〜1.5×1021/cm3とす
る。
The first doping process is performed by an ion implantation method or an ion doping method in which ions are implanted without mass separation. The doping is the first shape electrodes 121 to 1
25 is used as a mask to form the first concentration one conductivity type impurity regions 126 to 129 in the semiconductor films 114 to 117. The first concentration is 1 × 10 20 to 1.5 × 10 21 / cm 3 .

【0053】次に、レジストからなるマスクを除去せず
に図4(A)に示すように第2のエッチング処理を行
う。このエッチング処理では、第2の導電膜を異方性エ
ッチングして第2の形状の電極131〜135を形成す
る(第1の導電膜131a〜135aと第2の導電膜1
31b〜135bで成る)。第2の形状の電極131〜
135はこのエッチング処理により幅を縮小させ、その
端部が第1濃度の一導電型不純物領域126〜129
(第2の不純物領域)の内側に位置するように形成す
る。次の工程で示すように、この後退幅によりLDDの
長さを決める。第2の形状の電極131〜135は第2
の電極として機能する。
Next, a second etching process is performed as shown in FIG. 4A without removing the resist mask. In this etching process, the second conductive film is anisotropically etched to form second shape electrodes 131 to 135 (first conductive film 131a to 135a and second conductive film 1).
31b-135b). Second shape electrodes 131 to
The width of 135 is reduced by this etching process, and its end portion has the first concentration of one conductivity type impurity regions 126 to 129.
It is formed so as to be located inside the (second impurity region). As shown in the next step, the length of the LDD is determined by this receding width. The second shape electrodes 131 to 135 are second
Function as an electrode.

【0054】図8(A)に図4(A)の上面図を示す。
第2形状の電極133、134は、ゲート配線182の
一部である。第2形状の電極133、134が半導体膜
116と、第2形状の電極135が半導体膜117とそ
れぞれ間に第2の絶縁膜130を挟んで重なっている。
さらに、第2形状の電極133、134と、第1の電極
105、106は半導体膜116、第2の絶縁膜を間に
挟んでそれぞれ重なっている。なお、第2形状の電極1
35の一部は、第2の絶縁膜130を間に挟んで、半導
体膜181と重なっている。
FIG. 8 (A) shows a top view of FIG. 4 (A).
The second shape electrodes 133 and 134 are a part of the gate wiring 182. The second shape electrodes 133 and 134 overlap with the semiconductor film 116, and the second shape electrode 135 overlaps with the semiconductor film 117 with the second insulating film 130 interposed therebetween.
Further, the second shape electrodes 133 and 134 and the first electrodes 105 and 106 overlap with each other with the semiconductor film 116 and the second insulating film interposed therebetween. The second shape electrode 1
A part of 35 overlaps with the semiconductor film 181 with the second insulating film 130 interposed therebetween.

【0055】また、第2形状の電極131、132と、
第1の電極103、104は、半導体膜114、11
5、第2の絶縁膜130を間に挟んでそれぞれ重なって
いる。
Further, the second shape electrodes 131 and 132,
The first electrodes 103 and 104 are the semiconductor films 114 and 11
5 and the second insulating film 130 are sandwiched therebetween and overlap each other.

【0056】そして、この状態で一導電型の不純物を第
2のドーピング処理を行い一導電型の不純物を半導体膜
114〜117に添加する。このドーピング処理で形成
される第2濃度の一導電型不純物領域(第1の不純物領
域)195〜198は、第2形状の電極131〜135
を構成する第1の導電膜131a〜135aと一部が重
なるように自己整合的に形成される。イオンドープ法で
添加される不純物は、第1の導電膜131a〜135a
を通過させて添加するため、半導体膜に達するイオンの
数は減少し、必然的に低濃度となる。その濃度は1×1
17〜1×10 19/cm3となる。
Then, in this state, impurities of one conductivity type are
2 doping treatment is performed to remove impurities of one conductivity type into a semiconductor film.
114-117. Formed by this doping process
Second conductivity type impurity region (first impurity region)
Area) 195 to 198 are the second shape electrodes 131 to 135.
Partially overlaps with the first conductive films 131a to 135a forming
Is formed in a self-aligned manner. By ion doping
The added impurities are the first conductive films 131a to 135a.
The ions that reach the semiconductor film are
The numbers decrease and inevitably result in low concentrations. Its concentration is 1 × 1
017~ 1 x 10 19/cm3Becomes

【0057】次いで、図4(B)で示すように、レジス
トからなるマスク139、140を形成し第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、半
導体膜115、117に第3濃度の一導電型とは反対の
導電型の不純物領域141、142を形成する。第3濃
度の一導電型とは反対の導電型の不純物領域は第2形状
の電極132、134と重なる領域に形成されるもので
あり、1.5×1020〜5×1021/cm3の濃度範囲で当
該不純物元素が添加される。
Next, as shown in FIG. 4B, resist masks 139 and 140 are formed and a third doping process is performed. By this third doping process, impurity regions 141 and 142 having a conductivity type opposite to the one conductivity type of the third concentration are formed in the semiconductor films 115 and 117. An impurity region of a conductivity type opposite to the third concentration of one conductivity type is formed in a region overlapping with the second shape electrodes 132 and 134, and has a concentration of 1.5 × 10 20 to 5 × 10 21 / cm 3. The impurity element is added in the concentration range of.

【0058】以上までの工程でそれぞれの半導体膜に価
電子制御を目的とした不純物を添加した領域が形成され
る。第1の電極103〜107と、第2の形状の電極1
31〜135は半導体膜と交差する位置においてゲート
電極として機能する。
Through the steps up to this point, the regions to which impurities have been added for the purpose of controlling valence electrons are formed in the respective semiconductor films. First electrodes 103-107 and second shaped electrode 1
31 to 135 function as gate electrodes at positions intersecting with the semiconductor film.

【0059】その後、それぞれの半導体膜に添加された
不純物元素を活性化処理する工程を行う。この活性化は
ガス加熱型の瞬間熱アニール法を用いて行う。加熱処理
の温度は窒素雰囲気中で400〜700℃、代表的には
450〜500℃で行う。この他に、YAGレーザーの
第2高調波(532nm)を用いたレーザーアニール法を
適用することもできる。レーザー光の照射により活性化
を行うには、YAGレーザーの第2高調波(532nm)
を用いこの光を半導体膜に照射する。勿論、レーザー光
に限らずランプ光源を用いるRTA法でも同様であり、
基板の両面又は片面からランプ光源の輻射により半導体
膜を加熱する。
After that, a step of activating the impurity element added to each semiconductor film is performed. This activation is performed using a gas heating type instant thermal annealing method. The heat treatment is performed in a nitrogen atmosphere at 400 to 700 ° C., typically 450 to 500 ° C. In addition to this, a laser annealing method using the second harmonic (532 nm) of a YAG laser can be applied. The second harmonic of the YAG laser (532 nm) is used for activation by irradiation with laser light.
Is used to irradiate the semiconductor film with this light. Of course, the same applies not only to the laser light but also to the RTA method using a lamp light source,
The semiconductor film is heated by radiation from a lamp light source from both sides or one side of the substrate.

【0060】その後、図5(A)に示すように、プラズ
マCVD法で窒化シリコンから成るパッシベーション膜
143を50〜100nmの厚さに形成し、クリーンオー
ブンを用いて410℃の熱処理を行い、窒化シリコン膜
から放出される水素で半導体膜の水素化を行う。
Thereafter, as shown in FIG. 5A, a passivation film 143 made of silicon nitride is formed to a thickness of 50 to 100 nm by a plasma CVD method, and heat treatment is performed at 410 ° C. in a clean oven to perform nitriding. Hydrogen released from the silicon film hydrogenates the semiconductor film.

【0061】次いで、パッシベーション膜143上に有
機絶縁物材料から成る第3の絶縁膜144を形成する。
有機絶縁物材料を用いる理由は第3の絶縁膜144の表
面を平坦化するためのものである。より完全な平坦面を
得るためには、この表面をCMP法により平坦化処理す
ることが望ましい。CMP法を併用する場合には、第3
の絶縁膜をプラズマCVD法で形成される酸化シリコン
膜、塗布法で形成されるSOG(Spin on Glass)やPS
Gなどを用いることもできる。なお、パッシベーション
膜143は第3の絶縁膜144の一部とみなしても良
い。
Next, a third insulating film 144 made of an organic insulating material is formed on the passivation film 143.
The reason for using the organic insulating material is to flatten the surface of the third insulating film 144. In order to obtain a more complete flat surface, it is desirable that this surface be flattened by the CMP method. When using the CMP method together,
Oxide film formed by plasma CVD method, SOG (Spin on Glass) or PS formed by coating method
G or the like can also be used. Note that the passivation film 143 may be regarded as part of the third insulating film 144.

【0062】こうして平坦化された第3の絶縁膜144
の表面に酸化インジウム・スズを主成分とする透明導電
膜145を60〜120nmの厚さで形成する。この表面
にも微細な凹凸が形成されるため、酸化アルミニウムを
研磨剤として用いたCMP法により研磨して平坦化して
おくことが望ましい。
The third insulating film 144 thus flattened
A transparent conductive film 145 containing indium tin oxide as a main component is formed on the surface of the film with a thickness of 60 to 120 nm. Since fine irregularities are also formed on this surface, it is desirable to polish and flatten by a CMP method using aluminum oxide as an abrasive.

【0063】図8(B)は、図5(A)における上面図
を示している。
FIG. 8B shows a top view of FIG. 5A.

【0064】その後、透明導電膜145をエッチング処
理して画素電極(第3の電極)146を形成する。そし
て、第2の絶縁膜130、パッシベーション膜143、
第3の絶縁膜144にコンタクトホールを形成し、配線
147〜153を形成する。この配線はチタン膜とアル
ミニウム膜を積層して形成する。
Then, the transparent conductive film 145 is etched to form a pixel electrode (third electrode) 146. Then, the second insulating film 130, the passivation film 143,
Contact holes are formed in the third insulating film 144 and wirings 147 to 153 are formed. This wiring is formed by laminating a titanium film and an aluminum film.

【0065】配線147は、第1の配線102と、第2
の形状の電極131とに接続されている。また、第1の
配線102と第1の電極103は電気的に接続されてい
る。
The wiring 147 includes the first wiring 102 and the second wiring 102.
Is connected to the electrode 131 of the shape. Further, the first wiring 102 and the first electrode 103 are electrically connected.

【0066】配線148は、不純物領域126と、不純
物領域141とに接続されている。配線149は、不純
物領域141に接続されている。配線150は、不純物
領域128に接続されており、ソース配線として機能す
る。配線151は、不純物領域128と、第2の形状の
電極135に接続されている。配線152は、不純物領
域142に接続されている。配線153は、不純物領域
142と、画素電極146に接続されており、電源線と
して機能する。
The wiring 148 is connected to the impurity region 126 and the impurity region 141. The wiring 149 is connected to the impurity region 141. The wiring 150 is connected to the impurity region 128 and functions as a source wiring. The wiring 151 is connected to the impurity region 128 and the second shape electrode 135. The wiring 152 is connected to the impurity region 142. The wiring 153 is connected to the impurity region 142 and the pixel electrode 146 and functions as a power supply line.

【0067】以上までの工程において、一導電型不純物
領域をn型、一導電型とは反対の不純物領域をp型とす
ると、同一基板上にnチャネル型TFT202、pチャ
ネル型TFT203を有する駆動回路200と、nチャ
ネル型TFT204とpチャネル型TFT205を有す
る画素部201が形成される。
In the above steps, assuming that the impurity region of one conductivity type is n type and the impurity region opposite to the one conductivity type is p type, a drive circuit having the n channel type TFT 202 and the p channel type TFT 203 on the same substrate. 200, a pixel portion 201 having an n-channel TFT 204 and a p-channel TFT 205 is formed.

【0068】駆動回路200において、nチャネル型T
FT202において一対のゲート電極131、103は
チャネル形成領域160を間に挟んで重なっている。第
2濃度の一導電型の不純物領域195はLDDとして、
第1濃度の一導電型の不純物領域126はソース又はド
レイン領域として機能する。駆動回路200では、pチ
ャネル型TFT203において一対のゲート電極13
2、104はチャネル形成領域161を間に挟んで重な
っている。第3濃度の一導電型とは反対の不純物領域1
41はソース又はドレイン領域として機能する。LDD
のチャネル長方向の長さは0.5〜2.5μm、好まし
くは1.5μmで形成する。このようなLDDの構成
は、主にホットキャリア効果によるTFTの劣化を防ぐ
ことを目的としている。これらnチャネル型TFT及び
pチャネル型TFTによりシフトレジスタ回路、バッフ
ァ回路、レベルシフタ回路、ラッチ回路などを形成する
ことができる。特に、駆動電圧が高いバッファ回路に
は、ホットキャリア効果による劣化を防ぐ目的から、第
1のnチャネル型TFT201の構造が適している。
In the drive circuit 200, an n-channel type T
In the FT 202, the pair of gate electrodes 131 and 103 overlap with each other with the channel formation region 160 interposed therebetween. The second concentration one conductivity type impurity region 195 is LDD,
The first concentration one conductivity type impurity region 126 functions as a source or drain region. In the drive circuit 200, the pair of gate electrodes 13 in the p-channel TFT 203 is used.
Reference numerals 2 and 104 are overlapped with each other with the channel formation region 161 interposed therebetween. Impurity region 1 opposite to third conductivity type
41 functions as a source or drain region. LDD
The length in the channel length direction is 0.5 to 2.5 μm, preferably 1.5 μm. The structure of such an LDD is mainly intended to prevent the deterioration of the TFT due to the hot carrier effect. A shift register circuit, a buffer circuit, a level shifter circuit, a latch circuit, and the like can be formed by the n-channel TFT and the p-channel TFT. In particular, the structure of the first n-channel TFT 201 is suitable for a buffer circuit having a high driving voltage in order to prevent deterioration due to the hot carrier effect.

【0069】画素部201において、nチャネル型TF
T204において一対のゲート電極133、105は、
チャネル形成領域162を間に挟んで重なっている。ま
た、nチャネル型TFT204において一対のゲート電
極134、106は、チャネル形成領域163を間に挟
んで重なっている。第2濃度の一導電型の不純物領域1
96はLDDとして、第1濃度の一導電型の不純物領域
128はソース又はドレイン領域として機能する。この
nチャネル型TFT204は第1濃度の一導電型の不純
物領域を挿んで2つのTFTが直列接続した形となって
いる。pチャネル型TFT205において一対のゲート
電極135、107は、チャネル形成領域164を間に
挟んで重なっている。第3濃度の一導電型とは反対の不
純物領域142はソース又はドレイン領域として機能す
る。
In the pixel portion 201, the n-channel TF
At T204, the pair of gate electrodes 133 and 105 are
The channel forming regions 162 are overlapped with each other with the channel forming region 162 interposed therebetween. In the n-channel TFT 204, the pair of gate electrodes 134 and 106 are overlapped with each other with the channel formation region 163 interposed therebetween. Second concentration one conductivity type impurity region 1
Reference numeral 96 functions as an LDD, and the first-concentration one conductivity type impurity region 128 functions as a source or drain region. The n-channel TFT 204 has a form in which two TFTs are connected in series with an impurity region of one conductivity type having a first concentration inserted. In the p-channel TFT 205, the pair of gate electrodes 135 and 107 are overlapped with each other with the channel formation region 164 interposed therebetween. The impurity region 142 opposite to the third concentration of one conductivity type functions as a source or drain region.

【0070】本実施例では、コモン配線に常に一定の電
圧(コモン電圧)を印加することで、第1の電極にコモ
ン電圧を印加する。なお、この一定の電圧は、nチャネ
ル型TFTの場合は閾値よりも小さく、pチャネル型T
FTの場合は閾値よりも大きくする。第1の電極にコモ
ン電圧を印加することで、電極が1つの場合に比べて閾
値のばらつきを抑えることができ、なおかつオフ電流を
抑えることができる。半導体装置の画素部にスイッチン
グ素子として形成されたTFTは、オン電流の増加より
もオフ電流の低減が重要視されるので、上記構成は有用
である
In this embodiment, a constant voltage (common voltage) is always applied to the common wiring to apply the common voltage to the first electrode. This constant voltage is smaller than the threshold value in the case of an n-channel TFT,
In the case of FT, it is set larger than the threshold value. By applying the common voltage to the first electrode, it is possible to suppress the variation in the threshold and to suppress the off-current as compared with the case where the number of the electrodes is one. In the TFT formed as the switching element in the pixel portion of the semiconductor device, the reduction of the off current is more important than the increase of the on current, and thus the above configuration is useful.

【0071】また、本実施例では、半導体装置の駆動回
路が有するTFTにおいて、半導体膜を挿んで電気的に
接続された一対のゲート電極を形成することにより、実
質的に半導体膜の厚さが半分となり、ゲート電圧の印加
に伴って空乏化が早く進んで電界効果移動度を増加さ
せ、サブスレッショルド係数を低下させることが可能と
なる。その結果、この構造のTFTを駆動回路に使用す
ることにより、駆動電圧を低下させることができる。ま
た、電流駆動能力が向上し、TFTのサイズ(特にチャ
ネル幅)を小さくすることができる。そのため集積密度
を向上させることができる。
Further, in this embodiment, in the TFT included in the drive circuit of the semiconductor device, the semiconductor film is inserted to form a pair of electrically connected gate electrodes, so that the thickness of the semiconductor film is substantially reduced. When the gate voltage is applied, depletion is accelerated, the field effect mobility is increased, and the subthreshold coefficient can be reduced. As a result, the driving voltage can be lowered by using the TFT having this structure in the driving circuit. Further, the current driving capability is improved, and the size of the TFT (particularly the channel width) can be reduced. Therefore, the integration density can be improved.

【0072】画素部201はアクティブマトリクス駆動
方式の発光装置に適用できる構造を示すものであり、図
6(A)には第3の絶縁膜144上に発光素子を形成し
た状態を示している。第3の絶縁膜144上には、nチ
ャネル型TFT204、pチャネル型TFT205を覆
う隔壁層170が形成される。有機化合物層や陰極はウ
エット処理(薬液によるエッチングや水洗などの処理)
を行うことができないので、画素電極146に合わせ
て、第4の絶縁膜上に感光性樹脂材料で形成される隔壁
層170を設ける。隔壁層170はポリイミド、ポリア
ミド、ポリイミドアミド、アクリルなど有機樹脂材料を
用いて形成する。この隔壁層170は画素電極の端部を
覆うように形成する。また、隔壁層170の端部は45
〜60度のテーパー角が付くように形成する。
The pixel portion 201 has a structure which can be applied to an active matrix driving type light emitting device, and FIG. 6A shows a state in which a light emitting element is formed over the third insulating film 144. A partition layer 170 that covers the n-channel TFT 204 and the p-channel TFT 205 is formed over the third insulating film 144. Wet the organic compound layer and cathode (processing such as etching with chemicals and washing with water)
Therefore, the partition layer 170 formed of a photosensitive resin material is provided over the fourth insulating film in accordance with the pixel electrode 146. The partition layer 170 is formed using an organic resin material such as polyimide, polyamide, polyimide amide, or acrylic. The partition layer 170 is formed so as to cover the end portion of the pixel electrode. In addition, the end portion of the partition layer 170 is 45
It is formed to have a taper angle of -60 degrees.

【0073】図9はこの状態の画素部の上面図を示して
いる。隔壁層170は同図において点線で囲う領域に形
成される。
FIG. 9 shows a top view of the pixel portion in this state. The partition layer 170 is formed in a region surrounded by a dotted line in FIG.

【0074】ここで示す、アクティブマトリクス駆動方
式の発光装置は有機発光素子をマトリクス状に配列させ
て構成するものである。有機発光素子174は陽極と陰
極とその間に形成された有機化合物層とから成る。画素
電極146は透明導電膜で形成した場合陽極となる。有
機化合物層は、正孔移動度が相対的に高い正孔輸送性材
料、その逆の電子輸送性材料、発光性材料などを組み合
わせて形成する。それらは層状に形成しても良いし、混
合して形成しても良い。
The active matrix driving type light emitting device shown here is configured by arranging organic light emitting elements in a matrix. The organic light emitting device 174 includes an anode, a cathode, and an organic compound layer formed between them. The pixel electrode 146 becomes an anode when formed of a transparent conductive film. The organic compound layer is formed by combining a hole transporting material having a relatively high hole mobility, an electron transporting material having the opposite property, a light emitting material, and the like. They may be formed in layers or may be mixed and formed.

【0075】有機化合物材料は合計しても100nm程度
の薄膜層として形成する。そのため、陽極として形成す
るITOの表面は平坦性を高めておく必要がある。平坦
性が悪い場合は、最悪有機化合物層の上に形成する陰極
とショートしてしまう。それを防ぐための他の手段とし
て、1〜5nmの絶縁膜を形成する方法を採用することも
できる。絶縁膜としては、ポリイミド、ポリイミドアミ
ド、ポリアミド、アクリルなどを用いることができる。
対向電極(第4の電極)172はMgAgやLiFなど
のアルカリ金属またはアルカリ土類金属などの材料を用
いて形成することにより陰極とすることができる。
The organic compound material is formed as a thin film layer having a total thickness of about 100 nm. Therefore, it is necessary to improve the flatness of the surface of ITO formed as the anode. If the flatness is poor, at worst the short-circuit with the cathode formed on the organic compound layer will occur. As another means for preventing this, a method of forming an insulating film having a thickness of 1 to 5 nm can be adopted. As the insulating film, polyimide, polyimide amide, polyamide, acrylic, or the like can be used.
The counter electrode (fourth electrode) 172 can be used as a cathode by being formed using a material such as an alkali metal or an alkaline earth metal such as MgAg or LiF.

【0076】対向電極172は、仕事関数の小さいマグ
ネシウム(Mg)、リチウム(Li)若しくはカルシウ
ム(Ca)を含む材料を用いる。好ましくはMgAg
(MgとAgをMg:Ag=10:1で混合した材料)
でなる電極を用いれば良い。他にもMgAgAl電極、
LiAl電極、また、LiFAl電極が挙げられる。さ
らにその上層には、窒化シリコンまたは、DLC膜で成
る絶縁膜173を2〜30nm、好ましくは5〜10nmの
厚さで形成する。DLC膜はプラズマCVD法で形成可
能であり、100℃以下の温度で形成しても、被覆性良
く隔壁層622の端部を覆って形成することができる。
DLC膜の内部応力は、アルゴンを微量に混入させるこ
とで緩和することが可能であり、保護膜として用いるこ
とが可能である。そして、DLC膜は酸素をはじめC
O、CO2、H2Oなどのガスバリア性が高いので、バリ
ア膜として用いる絶縁膜173として適している。
For the counter electrode 172, a material containing magnesium (Mg), lithium (Li) or calcium (Ca) having a small work function is used. Preferably MgAg
(Material in which Mg and Ag are mixed at Mg: Ag = 10: 1)
The electrode consisting of Besides, MgAgAl electrode,
Examples thereof include LiAl electrodes and LiFAl electrodes. Further, an insulating film 173 made of silicon nitride or a DLC film is formed on the upper layer thereof with a thickness of 2 to 30 nm, preferably 5 to 10 nm. The DLC film can be formed by a plasma CVD method, and even when formed at a temperature of 100 ° C. or lower, the DLC film can be formed with good coverage with covering the end portion of the partition layer 622.
The internal stress of the DLC film can be relaxed by mixing a slight amount of argon, and it can be used as a protective film. The DLC film contains oxygen and C
Since it has a high gas barrier property against O, CO 2 , H 2 O, etc., it is suitable as the insulating film 173 used as a barrier film.

【0077】図9のB−B’における断面図を、図6
(B)に示す。第1の電極と第1の絶縁膜112と、半
導体膜181とが重なり合っている部分において容量が
形成されている。また、第2の形状の電極135と、第
2の絶縁膜130と、半導体膜181とが重なり合って
いる部分において容量が形成されている。
FIG. 6 is a sectional view taken along line BB ′ of FIG.
It shows in (B). A capacitor is formed in a portion where the first electrode, the first insulating film 112, and the semiconductor film 181 overlap with each other. Further, a capacitor is formed in a portion where the second shape electrode 135, the second insulating film 130, and the semiconductor film 181 overlap with each other.

【0078】なお本実施例では、第1の電極と第2の電
極とを、ソース配線と同時に形成された配線で接続して
いるが、第1の電極と第2の電極とを直接接続しても良
い。ただし、本実施例のように、第1の電極と第2の電
極とを、ソース配線と同時に形成された配線で接続する
場合、工程数を増やす必要がなく、マスク数を抑えるこ
とができる。
In the present embodiment, the first electrode and the second electrode are connected by the wiring formed at the same time as the source wiring, but the first electrode and the second electrode are directly connected. May be. However, in the case where the first electrode and the second electrode are connected by a wiring formed at the same time as the source wiring as in this embodiment, it is not necessary to increase the number of steps and the number of masks can be suppressed.

【0079】パッケージング等の処理により気密性を高
めたら、基板上に形成された素子又は回路から引き回さ
れた端子と外部信号端子とを接続するためのコネクター
(フレキシブルプリントサーキット:FPC)を取り付
けて製品として完成する。
When the airtightness is improved by a process such as packaging, a connector (flexible printed circuit: FPC) for connecting a terminal routed from an element or a circuit formed on the substrate and an external signal terminal is attached. Completed as a product.

【0080】(実施例2)本実施例では、本発明の半導
体装置の1つである発光装置の画素の、実施例1とは異
なる構成について説明する。
(Embodiment 2) In this embodiment, a configuration of a pixel of a light emitting device, which is one of the semiconductor devices of the present invention, different from that of Embodiment 1 will be described.

【0081】図10に本実施例の発光装置の画素の上面
図を示す。図10のA−A’における断面図を図11に
示す。
FIG. 10 shows a top view of a pixel of the light emitting device of this embodiment. FIG. 11 shows a cross-sectional view taken along the line AA ′ in FIG.

【0082】501はnチャネル型TFTであり、50
2はpチャネル型TFTである。nチャネル型TFT5
01は、半導体膜503と、第1の絶縁膜520と、第
1の電極504、505と、第2の絶縁膜521と、第
2の電極506、507とを有している。そして、半導
体膜503は、第1濃度の一導電型不純物領域508
と、第2濃度の一導電型不純物領域509と、チャネル
形成領域510、511を有している。
Reference numeral 501 denotes an n-channel TFT,
2 is a p-channel TFT. n-channel type TFT5
01 includes a semiconductor film 503, a first insulating film 520, first electrodes 504 and 505, a second insulating film 521, and second electrodes 506 and 507. Then, the semiconductor film 503 has a first concentration one conductivity type impurity region 508.
And a second-concentration one conductivity type impurity region 509 and channel formation regions 510 and 511.

【0083】第1の電極504、505とチャネル形成
領域510、511とは、それぞれ第1の絶縁膜520
を間に挟んで重なっている。また、第2の電極506、
507と、チャネル形成領域510、511とは、それ
ぞれ第2の絶縁膜521を間に挟んで重なっている。
The first electrodes 504 and 505 and the channel forming regions 510 and 511 are respectively formed of the first insulating film 520.
They are overlapped with each other. In addition, the second electrode 506,
The channel formation regions 510 and 511 overlap with each other with the second insulating film 521 interposed therebetween.

【0084】pチャネル型TFT502は、半導体膜5
30と、第1の絶縁膜520と、第1の電極532と、
第2の絶縁膜521と、第2の電極531とを有してい
る。そして、半導体膜530は、第3濃度の一導電型不
純物領域533と、チャネル形成領域534を有してい
る。
The p-channel TFT 502 is composed of the semiconductor film 5
30, a first insulating film 520, a first electrode 532,
It has a second insulating film 521 and a second electrode 531. Then, the semiconductor film 530 has a third-concentration one-conductivity-type impurity region 533 and a channel formation region 534.

【0085】第1の電極532とチャネル形成領域53
4とは、それぞれ第1の絶縁膜520を間に挟んで重な
っている。第2の電極531とチャネル形成領域534
とは、それぞれ第2の絶縁膜521を間に挟んで重なっ
ている。
First electrode 532 and channel formation region 53
4 overlap with each other with the first insulating film 520 interposed therebetween. Second electrode 531 and channel formation region 534
Are overlapped with each other with the second insulating film 521 interposed therebetween.

【0086】そして、第1の電極532と第2の電極5
31とは、配線540を介して電気的に接続されてい
る。
Then, the first electrode 532 and the second electrode 5
31 are electrically connected to each other via a wiring 540.

【0087】本実施例では、同じ画素内のTFTでも、
スイッチング素子として用いるTFT(本実施例の場合
nチャネル型TFT501)は、第1の電極にコモン電
圧を印加している。第1の電極にコモン電圧を印加する
ことで、電極が1つの場合に比べて閾値のばらつきを抑
えることができ、なおかつオフ電流を抑えることができ
る。
In this embodiment, even in the TFT in the same pixel,
A common voltage is applied to the first electrode of the TFT (n-channel TFT 501 in this embodiment) used as a switching element. By applying the common voltage to the first electrode, it is possible to suppress the variation in the threshold and to suppress the off-current as compared with the case where the number of the electrodes is one.

【0088】また、スイッチング素子として用いるTF
Tよりも大きな電流を流すTFT(本実施例の場合pチ
ャネル型TFT502)は、第1の電極と第2の電極と
を電気的に接続している。第1の電極と第2の電極に同
じ電圧を印加することで、実質的に半導体膜の膜厚を薄
くしたのと同じように空乏層が早く広がるので、サブス
レッショルド係数を小さくすることができ、さらに電界
効果移動度を向上させることができる。したがって、電
極が1つの場合に比べてオン電流を大きくすることがで
きる。よって、この構造のTFTを駆動回路に使用する
ことにより、駆動電圧を低下させることができる。ま
た、オン電流を大きくすることができるので、TFTの
サイズ(特にチャネル幅)を小さくすることができる。
そのため集積密度を向上させることができる。
TF used as a switching element
In the TFT (p-channel type TFT 502 in this embodiment) which allows a current larger than T to flow, the first electrode and the second electrode are electrically connected. By applying the same voltage to the first electrode and the second electrode, the depletion layer spreads quickly in the same manner as when the semiconductor film is made thinner, so that the subthreshold coefficient can be made smaller. Further, the field effect mobility can be further improved. Therefore, the on-current can be increased as compared with the case where the number of electrodes is one. Therefore, by using the TFT having this structure in the drive circuit, the drive voltage can be lowered. Further, since the on-current can be increased, the size of the TFT (particularly the channel width) can be reduced.
Therefore, the integration density can be improved.

【0089】(実施例3)本実施例では、駆動回路のシ
フトレジスタに用いられるフリップフロップ回路を、第
1の電極と第2の電極を電気的に接続したTFTを用い
て形成する例について説明する。
[Embodiment 3] In this embodiment, an example in which a flip-flop circuit used for a shift register of a driver circuit is formed using a TFT in which a first electrode and a second electrode are electrically connected is described. To do.

【0090】図12に本実施例のフリップフロップ回路
の回路図を示す。なお本発明の半導体装置が有するフリ
ップフロップ回路は図12に示した構成に限定されな
い。また、フリップフロップ回路は、駆動回路が有する
回路のほんの一例として挙げたまでであり、本発明の半
導体装置が必ずしもフリップフロップ回路を有している
必要はない。そして本発明のTFTはフリップフロップ
以外の回路にも用いることができる。
FIG. 12 shows a circuit diagram of the flip-flop circuit of this embodiment. Note that the flip-flop circuit included in the semiconductor device of the present invention is not limited to the structure shown in FIG. Further, the flip-flop circuit is given as an example of circuits included in the driver circuit, and the semiconductor device of the present invention does not necessarily have to include the flip-flop circuit. The TFT of the present invention can also be used in circuits other than flip-flops.

【0091】図12(A)に示したフリップフロップ回
路は、クロックドインバーター1201、1202と、
インバーター1203を有している。図12(A)に示
したフリップフロップ回路の、各回路素子をより具体的
に示した回路図を、図12(B)に示す。
The flip-flop circuit shown in FIG. 12A includes clocked inverters 1201 and 1202,
It has an inverter 1203. FIG. 12B is a circuit diagram showing each circuit element of the flip-flop circuit shown in FIG. 12A more specifically.

【0092】本実施例のクロックドインバーターは、p
チャネル型TFTとnチャネル型TFTを2つづつ有し
ている。そして、第1のpチャネル型TFTのソースは
第1の電圧(VDD)が印加されており、ドレインは第
2のpチャネル型TFTのソースに接続されている。第
2のpチャネル型TFTのドレインは、第2のnチャネ
ル型TFTのドレインに接続されている。第2のnチャ
ネル型TFTのソースは第1のnチャネル型TFTのド
レインに接続されており、第1のnチャネル型TFTの
ソースは第2の電圧(GND)が印加されている。なお
第1の電圧は第2の電圧よりも高い。
The clocked inverter of this embodiment has p
It has two channel type TFTs and two n channel type TFTs. A first voltage (VDD) is applied to the source of the first p-channel TFT and the drain is connected to the source of the second p-channel TFT. The drain of the second p-channel TFT is connected to the drain of the second n-channel TFT. The source of the second n-channel type TFT is connected to the drain of the first n-channel type TFT, and the second voltage (GND) is applied to the source of the first n-channel type TFT. Note that the first voltage is higher than the second voltage.

【0093】第1のnチャネル型TFTのゲート電極に
はクロック信号(CK)が入力されており、第1のpチ
ャネル型TFTのゲート電極にはクロック信号(CK)
の極性が反転した信号である反転クロック信号(CK
b)が入力されている。
The clock signal (CK) is input to the gate electrode of the first n-channel TFT, and the clock signal (CK) is input to the gate electrode of the first p-channel TFT.
The inverted clock signal (CK
b) has been entered.

【0094】クロックドインバータは、クロック信号
(CK)及び反転クロック信号(CKb)に同期して、
第2のpチャネル型TFTと第2のnチャネル型TFT
のゲート電極に入力される信号(IN)の極性を反転さ
せた出力信号(OUT)を出力する。
The clocked inverter is synchronized with the clock signal (CK) and the inverted clock signal (CKb),
Second p-channel TFT and second n-channel TFT
The output signal (OUT) is output by inverting the polarity of the signal (IN) input to the gate electrode of the.

【0095】本実施例では、図12(B)に示したクロ
ックドインバータが有する全てのTFTは、電気的に接
続された第1の電極と第2の電極を有している。
In this embodiment, all the TFTs included in the clocked inverter shown in FIG. 12B have a first electrode and a second electrode which are electrically connected.

【0096】図13に、図12(B)に示したクロック
ドインバータの上面図を示す。1201、1202はク
ロックドインバーター、1203はインバーターであ
る。クロック信号(CK)、反転クロック信号(CK
b)、入力信号(IN)は、それぞれ配線1210、1
211、1212に入力されている。出力信号(OU
T)は配線1213から出力されている。また第1の電
圧(VDD)と第2の電圧(GND)は、それぞれ配線
1214、1215に印加されている。
FIG. 13 shows a top view of the clocked inverter shown in FIG. Reference numerals 1201 and 1202 are clocked inverters and 1203 is an inverter. Clock signal (CK), inverted clock signal (CK
b) and the input signal (IN) are the wirings 1210 and 1 respectively.
211 and 1212. Output signal (OU
T) is output from the wiring 1213. Further, the first voltage (VDD) and the second voltage (GND) are applied to the wirings 1214 and 1215, respectively.

【0097】図13のA−A’における断面図を図14
(A)に、B−B’における断面図を図14(B)に示
す。
FIG. 14 is a sectional view taken along line AA 'in FIG.
FIG. 14B shows a cross-sectional view taken along line BB ′ in FIG.

【0098】1220は、クロックドインバーター12
02が有する第1のpチャネル型TFTであり、122
1はクロックドインバーター1202が有する第2のp
チャネル型TFTである。
1220 is a clocked inverter 12
The first p-channel TFT included in 02, 122
1 is the second p of the clocked inverter 1202
It is a channel type TFT.

【0099】第1のpチャネル型TFT1220は、第
1の電極1230と第2の電極1231を有している。
第1の電極1230と第2の電極1231は、半導体膜
1232が有するチャネル形成領域1233を間に挟ん
で重なっている。
The first p-channel TFT 1220 has a first electrode 1230 and a second electrode 1231.
The first electrode 1230 and the second electrode 1231 overlap with each other with the channel formation region 1233 included in the semiconductor film 1232 interposed therebetween.

【0100】第2のpチャネル型TFT1221は、第
1の電極1234と第2の電極1235を有している。
第1の電極1234と第2の電極1235は、半導体膜
1232が有するチャネル形成領域1236を間に挟ん
で重なっている。
The second p-channel TFT 1221 has a first electrode 1234 and a second electrode 1235.
The first electrode 1234 and the second electrode 1235 overlap with each other with the channel formation region 1236 included in the semiconductor film 1232 interposed therebetween.

【0101】そして、第1のpチャネル型TFT122
0の半導体膜1232が有するソース領域1240は配
線1214に接続されている。また、第2のpチャネル
型TFT1221の半導体膜1232が有するドレイン
領域1241は、配線1215に接続されている。
Then, the first p-channel TFT 122
The source region 1240 included in the semiconductor film 1232 of 0 is connected to the wiring 1214. In addition, the drain region 1241 included in the semiconductor film 1232 of the second p-channel TFT 1221 is connected to the wiring 1215.

【0102】第1の電極1230と第2の電極1231
は、反転クロック信号(CKb)が入力されている配線
1211に接続されている。よって、第1の電極123
0と第2の電極1231は電気的に接続されている。ま
た図示しないが、第1の電極1234と第2の電極12
35も電気的に接続されている。
First electrode 1230 and second electrode 1231
Are connected to the wiring 1211 to which the inverted clock signal (CKb) is input. Therefore, the first electrode 123
0 and the second electrode 1231 are electrically connected. Although not shown, the first electrode 1234 and the second electrode 12
35 is also electrically connected.

【0103】なお本実施例では、第1の電極と第2の電
極とを、他の配線によって電気的に接続しているが、第
1の電極と第2の電極とを直接接続しても良い。ただ
し、第1の電極と第2の電極とを、配線によって電気的
に接続する場合、該配線を他の配線と同時に形成するこ
とが可能であるので、マスク数を抑えることができる。
Although the first electrode and the second electrode are electrically connected to each other by another wiring in this embodiment, the first electrode and the second electrode may be directly connected to each other. good. However, in the case where the first electrode and the second electrode are electrically connected to each other by a wiring, the wiring can be formed at the same time as another wiring, so that the number of masks can be suppressed.

【0104】なお、配線1210、1211、1214
及び1215を、複数の導電膜を積層して形成すること
ができる。多層配線にして配線の長さを短くすることで
配線抵抗を下げることができ、また駆動回路をより高集
積化することができる。
Wirings 1210, 1211, 1214
And 1215 can be formed by stacking a plurality of conductive films. The wiring resistance can be reduced by making the wiring into a multi-layered wiring and the length of the wiring can be shortened, and the drive circuit can be highly integrated.

【0105】また、本実施例で示したように、各TFT
の第1の電極と第2の電極の接続は、各TFTごとに行
なう必要はなく、回路が有する複数のTFTにおいて、
その第1の電極と第2の電極のいずれか一方が互いに接
続されている場合、いずれか1つのTFTにおいて第1
の電極と第2の電極が接続されていれば良い。
Further, as shown in this embodiment, each TFT
It is not necessary to connect the first electrode and the second electrode of each TFT, and in the plurality of TFTs included in the circuit,
When either the first electrode or the second electrode is connected to each other, the first
It suffices that the above electrode and the second electrode are connected.

【0106】本実施例は、実施例1または実施例2と自
由に組み合わせて実施することが可能である。
This embodiment can be implemented by freely combining with Embodiment 1 or Embodiment 2.

【0107】(実施例4)本発明の他の実施例を図面を
用いて説明する。ここでは、液晶表示装置に適した画素
構造及び駆動回路の構成の一例を説明する。本実施例に
おいて用いる図15、図16及び図17は、その作製工
程を説明する断面図であり、図18及び図19はそれに
対応する上面図を示し、説明の便宜上共通する符号を用
いて説明する。
(Embodiment 4) Another embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. Here, an example of a pixel structure and a driver circuit configuration suitable for a liquid crystal display device will be described. FIGS. 15, 16 and 17 used in this embodiment are cross-sectional views illustrating the manufacturing process thereof, and FIGS. 18 and 19 are top views corresponding thereto, and are described using common reference numerals for convenience of description. To do.

【0108】図15(A)において、基板301上に第
1の配線302、第1の電極303〜306を実施例1
と同様に形成する。そして、第1の絶縁膜307を形成
する。本実施例では、3層の絶縁膜(第1の絶縁膜A
307a、第1の絶縁膜B307b、第1の絶縁膜C
307c)を積層して、第1の絶縁膜307として用い
る。酸化窒化シリコン膜から形成される第1の絶縁膜A
307aを50nm形成し、第1の絶縁膜B 307b
をTEOSで形成される酸化シリコン膜を用いて1μm
の厚さに形成し、表面をCMPで平坦化した後、第1の
絶縁膜C 307cとして酸化窒化シリコン膜を形成し
た3層構造としている。勿論、図15の絶縁膜はこの構
成に限定されず、実施例1と同様の構成としても構わな
い。島状に分割された半導体膜310〜312は実施例
1と同様に形成される。
In FIG. 15A, the first wiring 302 and the first electrodes 303 to 306 are formed on the substrate 301 in Example 1.
It is formed in the same manner as. Then, the first insulating film 307 is formed. In this embodiment, a three-layer insulating film (first insulating film A
307a, first insulating film B307b, first insulating film C
307c) are stacked and used as the first insulating film 307. First insulating film A formed of silicon oxynitride film
307a is formed to a thickness of 50 nm, and a first insulating film B 307b is formed.
1μm using a silicon oxide film formed of TEOS
To have a three-layer structure in which a silicon oxynitride film is formed as the first insulating film C 307c after the surface is planarized by CMP. Of course, the insulating film of FIG. 15 is not limited to this structure, and may have the same structure as that of the first embodiment. The semiconductor films 310 to 312 divided into islands are formed in the same manner as in the first embodiment.

【0109】図15(A)における上面図を図18
(A)に示す。図18(A)のA−A’における断面図
が、図15(A)に相当する。第1の電極305と第1
電極306は、コモン配線380の一部に含まれる。
FIG. 18 is a top view of FIG.
It shows in (A). A cross-sectional view taken along line AA ′ of FIG. 18A corresponds to FIG. First electrode 305 and first
The electrode 306 is included in a part of the common wiring 380.

【0110】次いで、図15(B)に示すように、半導
体膜310〜312を覆う第2の絶縁膜350を形成す
る。第2の絶縁膜350は、プラズマCVD法やスパッ
タ法でシリコンを含む絶縁物で形成する。その厚さは4
0〜150nmとする。
Next, as shown in FIG. 15B, a second insulating film 350 which covers the semiconductor films 310 to 312 is formed. The second insulating film 350 is formed of an insulator containing silicon by a plasma CVD method or a sputtering method. Its thickness is 4
It is set to 0 to 150 nm.

【0111】その上には第2の電極313〜317を形
成する。第2の配線を形成する材料に限定はないが、モ
リブデン、タングステンなどの高融点金属の窒化物で形
成する第1層と、その上に形成する高融点金属又はアル
ミニウムや銅などの低抵抗金属、或いはポリシリコンな
どで形成する。具体的には、第1層目をW、Mo、T
a、Tiから選ばれ一種又は複数種の窒化物を選択し、
第2層目をW、Mo、Ta、Ti、Al、Cuから選ば
れ一種又は複数種の合金、或いはn型多結晶シリコンを
用いる。
Second electrodes 313 to 317 are formed thereon. The material for forming the second wiring is not limited, but the first layer formed of a nitride of a refractory metal such as molybdenum or tungsten and the refractory metal or a low resistance metal such as aluminum or copper formed thereon. Alternatively, it is formed of polysilicon or the like. Specifically, the first layer is W, Mo, T
a or Ti selected from one or more kinds of nitrides,
The second layer is made of one or more alloys selected from W, Mo, Ta, Ti, Al and Cu, or n-type polycrystalline silicon.

【0112】図15(B)における上面図を、図18
(B)に示す。第2の電極315と第2電極316は、
ゲート配線381の一部に含まれる。そして、第2の電
極315と第2電極316は、それぞれ第1の絶縁膜3
07、半導体膜312、第2の絶縁膜350を間に挟ん
で、第1の電極305、306と重なっている。
FIG. 18 is a top view of FIG.
It shows in (B). The second electrode 315 and the second electrode 316 are
It is included in a part of the gate wiring 381. Then, the second electrode 315 and the second electrode 316 are respectively formed in the first insulating film 3
07, the semiconductor film 312, and the second insulating film 350 are sandwiched therebetween, and overlap with the first electrodes 305 and 306.

【0113】その後、実施例1と同様にイオンドーピン
グ法により各半導体膜に不純物領域を形成する。さらに
活性化や水素化の熱処理を行う。この熱処理において、
ガス加熱型のRTA法を用いると良い。
After that, an impurity region is formed in each semiconductor film by the ion doping method as in the first embodiment. Further, heat treatment for activation or hydrogenation is performed. In this heat treatment,
It is preferable to use a gas heating type RTA method.

【0114】窒化シリコン膜から成るパッシベーション
膜318と、アクリル、ポリイミド、ポリアミド、ポリ
イミドアミドから選ばれる有機樹脂材料から成る第3の
絶縁膜319を形成する。パッシベーション膜318は
第3の絶縁膜319の一部とみなしても良い。第3の絶
縁膜の表面はCMPにより平坦化処理することが望まし
い。その後、開孔を形成して配線320〜323、画素
電極324を形成する。
A passivation film 318 made of a silicon nitride film and a third insulating film 319 made of an organic resin material selected from acryl, polyimide, polyamide and polyimideamide are formed. The passivation film 318 may be regarded as a part of the third insulating film 319. The surface of the third insulating film is preferably flattened by CMP. After that, openings are formed and wirings 320 to 323 and pixel electrodes 324 are formed.

【0115】こうして、同一基板上にnチャネル型TF
T402、pチャネル型TFT403を有する駆動回路
400と、nチャネル型TFT404と容量部405を
有する画素部401が形成される。
Thus, the n-channel TF is formed on the same substrate.
A driver circuit 400 including a T402 and a p-channel TFT 403, and a pixel portion 401 including an n-channel TFT 404 and a capacitor portion 405 are formed.

【0116】駆動回路400では、nチャネル型TFT
402において半導体膜310はチャネル形成領域33
0を有している。そして、チャネル形成領域330と第
1の電極303とが、間に第1の絶縁膜307を挟んで
重なっている。また、チャネル形成領域330と第2の
電極313とが、間に第2の絶縁膜350を挟んで重な
っている。さらに、図示してはいないが、第1の配線3
02と第1の電極303は接続されており、配線320
は第1の配線302及び第2の電極313と接続してい
る。また、第2濃度の一導電型の不純物領域334はL
DDとして、第1濃度の一導電型の不純物領域335は
ソース又はドレイン領域として機能する。LDDのチャ
ネル長方向の長さは0.5〜2.5μm、好ましくは
1.5μmで形成する。このようなLDDの構成は、主
にホットキャリア効果によるTFTの劣化を防ぐことを
目的としている。
In the drive circuit 400, the n-channel TFT is used.
In 402, the semiconductor film 310 is the channel formation region 33.
Has 0. Then, the channel formation region 330 and the first electrode 303 overlap with each other with the first insulating film 307 interposed therebetween. In addition, the channel formation region 330 and the second electrode 313 overlap with each other with the second insulating film 350 interposed therebetween. Further, although not shown, the first wiring 3
02 and the first electrode 303 are connected to each other, and the wiring 320
Is connected to the first wiring 302 and the second electrode 313. In addition, the second concentration one conductivity type impurity region 334 is L
As DD, the first-concentration one-conductivity-type impurity region 335 functions as a source or drain region. The length of the LDD in the channel length direction is 0.5 to 2.5 μm, preferably 1.5 μm. The structure of such an LDD is mainly intended to prevent the deterioration of the TFT due to the hot carrier effect.

【0117】pチャネル型TFT403において半導体
膜311はチャネル形成領域331を有している。そし
て、チャネル形成領域331と第1の電極304とが、
間に第1の絶縁膜307を挟んで重なっている。また、
チャネル形成領域331と第2の電極314とが、間に
第2の絶縁膜350を挟んで重なっている。第3濃度の
一導電型とは反対の不純物領域336はソース又はドレ
イン領域として機能する。
In the p-channel TFT 403, the semiconductor film 311 has a channel forming region 331. Then, the channel formation region 331 and the first electrode 304 are
The first insulating film 307 is sandwiched between them to overlap. Also,
The channel formation region 331 and the second electrode 314 overlap with each other with the second insulating film 350 interposed therebetween. The impurity region 336 opposite to one conductivity type of the third concentration functions as a source or drain region.

【0118】これらnチャネル型TFT402及びpチ
ャネル型TFT403によりシフトレジスタ回路、バッ
ファ回路、レベルシフタ回路、ラッチ回路などを形成す
ることができる。特に、駆動電圧が高いバッファ回路に
は、ホットキャリア効果による劣化を防ぐ目的から、第
1のnチャネル型TFT402の構造が適している。
A shift register circuit, a buffer circuit, a level shifter circuit, a latch circuit and the like can be formed by these n-channel TFT 402 and p-channel TFT 403. In particular, the structure of the first n-channel TFT 402 is suitable for a buffer circuit having a high driving voltage in order to prevent deterioration due to the hot carrier effect.

【0119】また、CMOS構造としなくても、NMO
S又はPMOSを基本とした回路にも本発明は同様に適
用することができる。
Even if the CMOS structure is not used, the NMO
The present invention can be similarly applied to a circuit based on S or PMOS.

【0120】画素部401では、nチャネル型TFT4
04において、半導体膜312はチャネル形成領域33
2、340を有している。第1の電極305と第2の電
極315は、チャネル形成領域332を間に挟んで重な
っている。また、第1の電極306と第2の電極316
は、チャネル形成領域340を間に挟んで重なってい
る。第2濃度の一導電型の不純物領域337はLDDと
して、第1濃度の一導電型の不純物領域338はソース
又はドレイン領域として機能する。このnチャネル型T
FT404は第1濃度の一導電型の不純物領域を挿んで
2つのTFTが直列接続した形となっている。
In the pixel portion 401, the n-channel TFT 4
In 04, the semiconductor film 312 is the channel formation region 33.
2, 340. The first electrode 305 and the second electrode 315 overlap with each other with the channel formation region 332 interposed therebetween. In addition, the first electrode 306 and the second electrode 316
Overlap with the channel formation region 340 in between. The second concentration one conductivity type impurity region 337 functions as an LDD, and the first concentration one conductivity type impurity region 338 functions as a source or drain region. This n-channel type T
The FT 404 has a form in which two TFTs are connected in series with an impurity region of one conductivity type having a first concentration inserted.

【0121】また、画素部401においてnチャネル型
TFT404に接続する容量部は、半導体膜312と第
2の絶縁膜350と第2の電極317によって形成され
ている。
Further, the capacitor portion connected to the n-channel TFT 404 in the pixel portion 401 is formed by the semiconductor film 312, the second insulating film 350, and the second electrode 317.

【0122】図19は、図16(A)における画素部の
上面図を示し、A−A'線が図16(A)に対応してい
る。また、B−B'線は図16(B)に対応している。
FIG. 19 is a top view of the pixel portion in FIG. 16A, and the line AA 'corresponds to FIG. 16A. The line BB ′ corresponds to FIG. 16 (B).

【0123】以上のように、本発明は半導体膜を挿んで
一対のゲート電極を形成することにより、実質的に半導
体膜の厚さが半分となり、ゲート電圧の印加に伴って空
乏化が早く進んで電界効果移動度を増加させ、サブスレ
ッショルド係数を低下させることが可能となる。
As described above, according to the present invention, by forming the pair of gate electrodes by inserting the semiconductor film, the thickness of the semiconductor film is substantially halved, and depletion progresses rapidly with the application of the gate voltage. Thus, it becomes possible to increase the field effect mobility and decrease the subthreshold coefficient.

【0124】図16(A)まで形成した後、図17に示
すように配向膜453を形成し、ラビング処理を行う。
なお、図示しないが、配向膜453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を所望
の位置に形成しておいても良い。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。
After forming up to FIG. 16A, an alignment film 453 is formed as shown in FIG. 17, and rubbing treatment is performed.
Although not shown, before forming the alignment film 453, a columnar spacer for holding the substrate distance may be formed at a desired position by patterning an organic resin film such as an acrylic resin film. . Further, spherical spacers may be dispersed over the entire surface of the substrate instead of the columnar spacers.

【0125】次いで、対向基板450上に対向電極45
1を形成し、その上に配向膜452を形成しラビング処
理を施す。対向電極451はITOで形成する。そし
て、シールパターン454が形成された対向基板450
を貼り合わせる。その後、両基板の間に液晶材料455
を注入し、封止剤(図示せず)によって完全に封止す
る。液晶材料には公知の液晶材料を用いれば良い。この
ようにして図17に示すアクティブマトリクス駆動の液
晶表示装置が完成する。
Then, the counter electrode 45 is formed on the counter substrate 450.
1 is formed, an alignment film 452 is formed thereon, and rubbing treatment is performed. The counter electrode 451 is made of ITO. Then, the counter substrate 450 on which the seal pattern 454 is formed
Stick together. After that, a liquid crystal material 455 is placed between both substrates.
And then completely sealed with a sealant (not shown). A known liquid crystal material may be used as the liquid crystal material. Thus, the active matrix driving liquid crystal display device shown in FIG. 17 is completed.

【0126】本実施例は、実施例3と自由に組み合わせ
て実施することが可能である。
This embodiment can be implemented by freely combining it with the third embodiment.

【0127】(実施例5)本実施例では、実施例1とは
異なる方法で半導体膜を作製する例について説明する。
Example 5 In this example, an example of manufacturing a semiconductor film by a method different from that of Example 1 will be described.

【0128】図20(A)において、100は絶縁表面
を有する基板である。図20(A)において、基板10
0はガラス基板、石英基板、セラミック基板などを用い
ることができる。また、シリコン基板、金属基板または
ステンレス基板の表面に絶縁膜を形成したものを用いて
も良い。また、本工程の処理温度に耐えうる耐熱性を有
するプラスチック基板を用いてもよい。
In FIG. 20A, reference numeral 100 is a substrate having an insulating surface. In FIG. 20A, the substrate 10
For 0, a glass substrate, a quartz substrate, a ceramic substrate, or the like can be used. Alternatively, a silicon substrate, a metal substrate, or a stainless steel substrate having an insulating film formed on its surface may be used. Alternatively, a plastic substrate having heat resistance that can withstand the processing temperature of this step may be used.

【0129】まず、図20(A)に示すように、基板1
00上に、第1の電極102a、102bが形成されて
いる。第1の電極102a、102bは導電性を有する
物質で形成されていれば良い。代表的には、アルミニウ
ム(Al)、タングステン(W)、モリブデン(M
o)、タンタル(Ta)、チタン(Ti)から選ばれた
一種または複数種からなる合金又は化合物で形成するこ
とができる。また何層かの導電性の膜を積層したもの
を、第1の電極として用いても良い。
First, as shown in FIG. 20A, the substrate 1
00, the first electrodes 102a and 102b are formed. The first electrodes 102a and 102b may be formed of a conductive material. Typically, aluminum (Al), tungsten (W), molybdenum (M
o), tantalum (Ta), titanium (Ti), or an alloy or compound composed of one or more selected from them. Alternatively, a stack of several conductive films may be used as the first electrode.

【0130】そして、第1の電極102a、102bを
覆って、絶縁表面上に第1の絶縁膜101が形成されて
いる。第1の絶縁膜101は、酸化シリコン膜、窒化シ
リコン膜または酸化窒化シリコン膜(SiOxy)等で
形成する。代表的な一例は第1の絶縁膜101として2
層構造から成り、SiH4、NH3、及びN2Oを反応ガ
スとして成膜される第1酸化窒化シリコン膜を50〜1
00nm、SiH4、及びN2Oを反応ガスとして成膜さ
れる第2酸化窒化シリコン膜を100〜150nmの厚
さに積層形成する構造が採用される。また、第1の絶縁
膜101の一層として膜厚10nm以下の窒化シリコン
膜(SiN膜)、或いは第2酸化窒化シリコン膜(Si
xy膜(X≫Y))を用いることが好ましい。ゲッタ
リングの際、ニッケルは酸素濃度の高い領域に移動しや
すい傾向があるため、半導体膜と接する第1の絶縁膜を
窒化シリコン膜とすることは極めて有効である。また、
第1酸化窒化シリコン膜、第2酸化窒化シリコン膜、窒
化シリコン膜とを順次積層した3層構造を用いてもよ
い。
Then, a first insulating film 101 is formed on the insulating surface so as to cover the first electrodes 102a and 102b. The first insulating film 101 is formed using a silicon oxide film, a silicon nitride film, a silicon oxynitride film (SiO x N y ), or the like. A typical example is 2 as the first insulating film 101.
The first silicon oxynitride film, which has a layered structure and is formed by using SiH 4 , NH 3 , and N 2 O as reaction gases, has a thickness of 50 to 1
A structure is employed in which a second silicon oxynitride film formed by using 00 nm, SiH 4 , and N 2 O as reaction gases is laminated to a thickness of 100 to 150 nm. In addition, as one layer of the first insulating film 101, a silicon nitride film (SiN film) having a film thickness of 10 nm or less, or a second silicon oxynitride film (Si
It is preferable to use an N x O y film (X >> Y). At the time of gettering, nickel tends to move to a region having a high oxygen concentration. Therefore, it is extremely effective to use a silicon nitride film as the first insulating film in contact with the semiconductor film. Also,
A three-layer structure in which a first silicon oxynitride film, a second silicon oxynitride film, and a silicon nitride film are sequentially stacked may be used.

【0131】次いで、第1の絶縁膜上に非晶質構造を有
する第1の半導体層103を形成する。第1の半導体層
103は、シリコンを主成分とする半導体材料を用い
る。代表的には、非晶質シリコン膜又は非晶質シリコン
ゲルマニウム膜などが適用され、プラズマCVD法や減
圧CVD法、或いはスパッタ法で10〜100nmの厚さ
に形成する。後の結晶化で良質な結晶構造を有する半導
体層を得るためには、非晶質構造を有する第1の半導体
層103の膜中に含まれる酸素、窒素などの不純物濃度
を5×1018/cm3(二次イオン質量分析法(SIMS)
にて測定した原子濃度)以下に低減させておくと良い。
これらの不純物は後の結晶化を妨害する要因となり、ま
た、結晶化後においても捕獲中心や再結合中心の密度を
増加させる要因となる。そのために、高純度の材料ガス
を用いることはもとより、反応室内の鏡面処理(電界研
磨処理)やオイルフリーの真空排気系を備えた超高真空
対応のCVD装置を用いることが望ましい。
Next, a first semiconductor layer 103 having an amorphous structure is formed on the first insulating film. For the first semiconductor layer 103, a semiconductor material containing silicon as its main component is used. Typically, an amorphous silicon film, an amorphous silicon germanium film, or the like is applied and is formed with a thickness of 10 to 100 nm by a plasma CVD method, a low pressure CVD method, or a sputtering method. In order to obtain a semiconductor layer having a high-quality crystal structure by the subsequent crystallization, the concentration of impurities such as oxygen and nitrogen contained in the film of the first semiconductor layer 103 having an amorphous structure is 5 × 10 18 / cm 3 (Secondary ion mass spectrometry (SIMS)
It is recommended to reduce the atomic concentration to less than or equal to (atomic concentration measured in).
These impurities become a factor that hinders later crystallization, and also becomes a factor that increases the density of trap centers and recombination centers even after crystallization. Therefore, it is desirable to use not only a high-purity material gas but also an ultrahigh vacuum-compatible CVD apparatus equipped with a mirror surface treatment (electrolytic polishing treatment) in the reaction chamber and an oil-free vacuum exhaust system.

【0132】次いで、非晶質構造を有する第1の半導体
層103を結晶化させる技術としてここでは特開平8-
78329号公報記載の技術を用いて結晶化させる。同
公報記載の技術は、非晶質シリコン膜(アモルファスシ
リコン膜とも呼ばれる)に対して結晶化を助長する金属
元素を選択的に添加し、加熱処理を行うことで添加領域
を起点として広がる結晶構造を有する半導体層を形成す
るものである。まず、非晶質構造を有する第1の半導体
層103の表面に、結晶化を促進する触媒作用のある金
属元素(ここでは、ニッケル)を重量換算で1〜100
ppm含む酢酸ニッケル塩溶液をスピナーで塗布してニッ
ケル含有層104を形成する。(図20(B))塗布に
よるニッケル含有層104の形成方法以外の他の手段と
して、スパッタ法、蒸着法、またはプラズマ処理により
極薄い膜を形成する手段を用いてもよい。また、ここで
は、全面に塗布する例を示したが、マスクを形成して選
択的にニッケル含有層を形成してもよい。
Next, as a technique for crystallizing the first semiconductor layer 103 having an amorphous structure, here, Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-
Crystallization is performed using the technique described in Japanese Patent No. 78329. The technique described in the publication is a crystal structure that expands from an added region as a starting point by selectively adding a metal element that promotes crystallization to an amorphous silicon film (also called an amorphous silicon film) and performing heat treatment. To form a semiconductor layer having First, on the surface of the first semiconductor layer 103 having an amorphous structure, a metal element having a catalytic action for promoting crystallization (here, nickel) is converted into a weight of 1 to 100.
A nickel acetate salt solution containing ppm is applied by a spinner to form the nickel-containing layer 104. (FIG. 20B) As a means other than the method for forming the nickel-containing layer 104 by coating, a sputtering method, a vapor deposition method, or a means for forming an extremely thin film by plasma treatment may be used. In addition, although the example of coating the entire surface is shown here, a nickel-containing layer may be selectively formed by forming a mask.

【0133】次いで、加熱処理を行い、結晶化を行う。
この場合、結晶化は半導体の結晶化を助長する金属元素
が接した半導体層の部分でシリサイドが形成され、それ
を核として結晶化が進行する。こうして、図20(C)
に示す結晶構造を有する第1の半導体層105が形成さ
れる。なお、結晶化後での第1の半導体層105に含ま
れる酸素濃度は、5×1018/cm3以下とすることが
望ましい。ここでは、脱水素化のための熱処理(450
℃、1時間)の後、結晶化のための熱処理(550℃〜
650℃で4〜24時間)を行う。また、強光の照射に
より結晶化を行う場合は、赤外光、可視光、または紫外
光のいずれか一またはそれらの組み合わせを用いること
が可能であるが、代表的には、ハロゲンランプ、メタル
ハライドランプ、キセノンアークランプ、カーボンアー
クランプ、高圧ナトリウムランプ、または高圧水銀ラン
プから射出された光を用いる。ランプ光源は、1〜60
秒、好ましくは30〜60秒点灯させ、それを1回〜1
0回繰り返し、半導体層が瞬間的に600〜1000℃
程度にまで加熱すればよい。なお、必要であれば、強光
を照射する前に非晶質構造を有する第1の半導体層10
5に含有する水素を放出させる熱処理を行ってもよい。
また、熱処理と強光の照射とを同時に行って結晶化を行
ってもよい。生産性を考慮すると、結晶化は強光の照射
により結晶化を行うことが望ましい。
Next, heat treatment is performed to perform crystallization.
In this case, in crystallization, silicide is formed in a portion of the semiconductor layer in contact with a metal element that promotes crystallization of a semiconductor, and crystallization proceeds with the silicide as a nucleus. Thus, FIG. 20 (C)
The first semiconductor layer 105 having the crystal structure shown in is formed. Note that the concentration of oxygen contained in the first semiconductor layer 105 after crystallization is preferably 5 × 10 18 / cm 3 or less. Here, the heat treatment for dehydrogenation (450
C., 1 hour) and then heat treatment for crystallization (550.degree.
650 ° C. for 4 to 24 hours). Further, when crystallization is performed by irradiation with intense light, any one of infrared light, visible light, or ultraviolet light or a combination thereof can be used, but typically, a halogen lamp, a metal halide, or the like. Light emitted from a lamp, xenon arc lamp, carbon arc lamp, high pressure sodium lamp, or high pressure mercury lamp is used. The lamp light source is 1 to 60
Second, preferably 30 to 60 seconds, and turn it on once to 1
Repeated 0 times, the semiconductor layer momentarily 600 ~ 1000 ℃
It may be heated to a certain degree. Note that, if necessary, the first semiconductor layer 10 having an amorphous structure before being irradiated with strong light.
A heat treatment for releasing hydrogen contained in 5 may be performed.
Further, crystallization may be performed by simultaneously performing heat treatment and irradiation with strong light. Considering the productivity, it is desirable to perform crystallization by irradiating strong light.

【0134】このようにして得られる第1の半導体層1
05には、金属元素(ここではニッケル)が残存してい
る。それは膜中において一様に分布していないにしろ、
平均的な濃度とすれば、1×1019/cm3を越える濃度で
残存している。勿論、このような状態でもTFTをはじ
め各種半導体素子を形成することが可能であるが、以降
に示す方法で当該元素を除去する。
First semiconductor layer 1 thus obtained
In 05, a metal element (here, nickel) remains. It is not evenly distributed in the membrane,
If the average concentration is exceeded, it remains at a concentration exceeding 1 × 10 19 / cm 3 . Of course, even in such a state, it is possible to form various semiconductor elements including the TFT, but the element is removed by the method described below.

【0135】次いで、結晶化率(膜の全体積における結
晶成分の割合)を高め、結晶粒内に残される欠陥を補修
するために、結晶構造を有する第1の半導体層105に
対してレーザー光(第1のレーザー光)を大気または酸
素雰囲気で照射する。レーザー光(第1のレーザー光)
を照射した場合、表面に凹凸が形成されるとともに薄い
酸化膜106が形成される。(図20(D))このレー
ザー光(第1のレーザー光)には波長400nm以下のエ
キシマレーザー光や、YAGレーザーの第2高調波、第
3高調波を用いる。また、エキシマレーザー光に代えて
紫外光ランプから発する光を用いてもよい。
Next, in order to increase the crystallization rate (ratio of crystal components in the total volume of the film) and repair defects left in the crystal grains, laser light is applied to the first semiconductor layer 105 having a crystal structure. Irradiation with (first laser light) in the air or an oxygen atmosphere. Laser light (first laser light)
Irradiation results in the formation of irregularities on the surface and the formation of a thin oxide film 106. (FIG. 20 (D)) As this laser light (first laser light), excimer laser light having a wavelength of 400 nm or less, and second and third harmonics of YAG laser are used. Further, light emitted from an ultraviolet lamp may be used instead of the excimer laser light.

【0136】さらに、オゾン含有水溶液(代表的にはオ
ゾン水)で酸化膜(ケミカルオキサイドと呼ばれる)を
形成して合計1〜10nmの酸化膜からなるバリア層1
07を形成し、このバリア層107上に希ガス元素を含
む第2の半導体層108を形成する(図20(E))。
なお、ここでは、結晶構造を有する第1の半導体層10
5に対してレーザー光を照射した場合に形成される酸化
膜106もバリア層の一部と見なしている。このバリア
層107は、後の工程で第2の半導体層108のみを選
択的に除去する際にエッチングストッパーとして機能す
る。また、オゾン含有水溶液に代えて、硫酸、塩酸、硝
酸などと過酸化水素水を混合させた水溶液で処理しても
同様にケミカルオキサイドを形成することができる。ま
た、他のバリア層107の形成方法としては、酸素雰囲
気下の紫外線の照射でオゾンを発生させて前記結晶構造
を有する半導体層の表面を酸化して形成してもよい。ま
た、他のバリア層107の形成方法としては、プラズマ
CVD法やスパッタ法や蒸着法などで1〜10nm程度
の酸化膜を堆積してバリア層としても良い。また、他の
バリア層107の形成方法としては、クリーンオーブン
を用い、200〜350℃程度に加熱して薄い酸化膜を
形成しても良い。なお、バリア層107は、上記方法の
いずれか一の方法、またはそれらの方法を組み合わせて
形成されたものであれば特に限定されないが、後のゲッ
タリングで第1の半導体層中のニッケルが第2の半導体
層に移動可能な膜質または膜厚とすることが必要であ
る。
Further, an oxide film (called chemical oxide) is formed from an ozone-containing aqueous solution (typically ozone water) to form a barrier layer 1 composed of an oxide film having a total thickness of 1 to 10 nm.
07 is formed, and the second semiconductor layer 108 containing a rare gas element is formed over this barrier layer 107 (FIG. 20E).
Note that here, the first semiconductor layer 10 having a crystal structure is used.
The oxide film 106 formed by irradiating the laser beam with respect to No. 5 is also regarded as a part of the barrier layer. The barrier layer 107 functions as an etching stopper when only the second semiconductor layer 108 is selectively removed in a later step. Further, instead of the ozone-containing aqueous solution, the chemical oxide can be similarly formed by treating with an aqueous solution in which sulfuric acid, hydrochloric acid, nitric acid and the like are mixed with hydrogen peroxide solution. Further, as another method of forming the barrier layer 107, ozone may be generated by irradiation of ultraviolet rays in an oxygen atmosphere to oxidize the surface of the semiconductor layer having the crystal structure. As another method for forming the barrier layer 107, an oxide film having a thickness of about 1 to 10 nm may be deposited as a barrier layer by a plasma CVD method, a sputtering method, an evaporation method, or the like. As another method for forming the barrier layer 107, a clean oven may be used and heated to about 200 to 350 ° C. to form a thin oxide film. Note that the barrier layer 107 is not particularly limited as long as it is formed by any one of the above methods or a combination of these methods; however, nickel in the first semiconductor layer may be included in the first semiconductor layer due to subsequent gettering. It is necessary to have a film quality or film thickness that can be transferred to the second semiconductor layer.

【0137】ここでは、希ガス元素を含む第2の半導体
層108をスパッタ法にて形成し、ゲッタリングサイト
を形成する。(図20(E))なお、第1の半導体層に
は希ガス元素が添加されないようにスパッタ条件を適宜
調節することが望ましい。希ガス元素としてはヘリウム
(He)、ネオン(Ne)、アルゴン(Ar)、クリプ
トン(Kr)、キセノン(Xe)から選ばれた一種また
は複数種を用いる。中でも安価なガスであるアルゴン
(Ar)が好ましい。ここでは希ガス元素を含む雰囲気
でシリコンからなるターゲットを用い、第2の半導体層
を形成する。膜中に不活性気体である希ガス元素イオン
を含有させる意味は二つある。一つはダングリングボン
ドを形成し半導体層に歪みを与えることであり、他の一
つは半導体層の格子間に歪みを与えることである。半導
体層の格子間に歪みを与えるにはアルゴン(Ar)、ク
リプトン(Kr)、キセノン(Xe)などシリコンより
原子半径の大きな元素を用いた時に顕著に得られる。ま
た、膜中に希ガス元素を含有させることにより、格子歪
だけでなく、不対結合手も形成させてゲッタリング作用
に寄与する。
Here, the second semiconductor layer 108 containing a rare gas element is formed by a sputtering method to form a gettering site. (FIG. 20E) Note that it is desirable to appropriately adjust the sputtering conditions so that a rare gas element is not added to the first semiconductor layer. As the rare gas element, one or more selected from helium (He), neon (Ne), argon (Ar), krypton (Kr), and xenon (Xe) are used. Of these, argon (Ar), which is an inexpensive gas, is preferable. Here, the second semiconductor layer is formed using a target made of silicon in an atmosphere containing a rare gas element. There are two meanings of containing the rare gas element ion, which is an inert gas, in the film. One is to form dangling bonds to give strain to the semiconductor layer, and the other is to give strain to the lattice of the semiconductor layer. In order to give strain between the lattices of the semiconductor layer, it is remarkably obtained when an element having an atomic radius larger than that of silicon such as argon (Ar), krypton (Kr), and xenon (Xe) is used. Further, by containing a rare gas element in the film, not only lattice strain but also dangling bonds are formed, which contributes to the gettering action.

【0138】また、一導電型の不純物元素であるリンを
含むターゲットを用いて第2の半導体層を形成した場
合、希ガス元素によるゲッタリングに加え、リンのクー
ロン力を利用してゲッタリングを行うことができる。
When the second semiconductor layer is formed using a target containing phosphorus, which is an impurity element of one conductivity type, in addition to gettering by the rare gas element, gettering is performed by utilizing the Coulomb force of phosphorus. It can be carried out.

【0139】また、ゲッタリングの際、ニッケルは酸素
濃度の高い領域に移動しやすい傾向があるため、第2の
半導体層108に含まれる酸素濃度は、第1の半導体層
に含まれる酸素濃度より高い濃度、例えば5×1018
cm3以上とすることが望ましい。
Further, during gettering, nickel tends to move to a region having a high oxygen concentration. Therefore, the oxygen concentration contained in the second semiconductor layer 108 is higher than the oxygen concentration contained in the first semiconductor layer. High concentration, eg 5 × 10 18 /
It is desirable to set it to cm 3 or more.

【0140】次いで、加熱処理を行い、第1の半導体層
中における金属元素(ニッケル)の濃度を低減、あるい
は除去するゲッタリングを行う。(図20(F))ゲッ
タリングを行う加熱処理としては、強光を照射する処理
または熱処理を行えばよい。このゲッタリングにより、
図20(F)中の矢印の方向(即ち、基板側から第2の
半導体層表面に向かう方向)に金属元素が移動し、バリ
ア層107で覆われた第1の半導体層105に含まれる
金属元素の除去、または金属元素の濃度の低減が行われ
る。金属元素がゲッタリングの際に移動する距離は、少
なくとも第1の半導体層の厚さ程度の距離であればよ
く、比較的短時間でゲッタリングを完遂することができ
る。ここでは、ニッケルが第1の半導体層105に偏析
しないよう全て第2の半導体層108に移動させ、第1
の半導体層105に含まれるニッケルがほとんど存在し
ない、即ち膜中のニッケル濃度が1×1018/cm3
下、望ましくは1×1017/cm3以下になるように十
分ゲッタリングする。
Next, heat treatment is performed to perform gettering for reducing or removing the concentration of the metal element (nickel) in the first semiconductor layer. As the heat treatment for performing gettering, treatment for irradiating strong light or heat treatment may be performed. By this gettering,
The metal element moves in the direction of the arrow in FIG. 20F (that is, the direction from the substrate side to the surface of the second semiconductor layer), and the metal contained in the first semiconductor layer 105 covered with the barrier layer 107. The element is removed or the concentration of the metal element is reduced. The distance that the metal element moves during gettering may be at least the thickness of the first semiconductor layer, and gettering can be completed in a relatively short time. Here, all of nickel is moved to the second semiconductor layer 108 so that nickel is not segregated in the first semiconductor layer 105.
Sufficiently gettering is performed so that nickel contained in the semiconductor layer 105 is almost absent, that is, the nickel concentration in the film is 1 × 10 18 / cm 3 or less, preferably 1 × 10 17 / cm 3 or less.

【0141】また、このゲッタリングの加熱処理の条件
によっては、ゲッタリングと同時に第1の半導体層の結
晶化率を高め、結晶粒内に残される欠陥を補修する、即
ち結晶性の改善を行うことができる。
Depending on the heat treatment conditions for gettering, the crystallinity of the first semiconductor layer is increased at the same time as gettering to repair defects left in the crystal grains, that is, improve the crystallinity. be able to.

【0142】本明細書において、ゲッタリングとは、被
ゲッタリング領域(ここでは第1の半導体層)にある金
属元素が熱エネルギーにより放出され、拡散によりゲッ
タリングサイトに移動することを指している。従って、
ゲッタリングは処理温度に依存し、より高温であるほど
短時間でゲッタリングが進むことになる。
In this specification, gettering means that the metal element in the gettered region (here, the first semiconductor layer) is released by thermal energy and moves to the gettering site by diffusion. . Therefore,
Gettering depends on the processing temperature, and the higher the temperature, the shorter the gettering.

【0143】また、このゲッタリングの加熱処理として
強光を照射する処理を用いる場合は、加熱用のランプ光
源を1〜60秒、好ましくは30〜60秒点灯させ、そ
れを1〜10回、好ましくは2〜6回繰り返す。ランプ
光源の発光強度は任意なものとするが、瞬間的には60
0〜1000℃、好ましくは700〜750℃程度に半
導体層が加熱されるようにする。
When a process of irradiating strong light is used as the heat treatment for gettering, the lamp light source for heating is turned on for 1 to 60 seconds, preferably 30 to 60 seconds, and it is turned on 1 to 10 times. It is preferably repeated 2 to 6 times. The light emission intensity of the lamp light source is arbitrary, but is instantaneously 60
The semiconductor layer is heated to 0 to 1000 ° C., preferably 700 to 750 ° C.

【0144】また、熱処理で行う場合は、窒素雰囲気中
で450〜800℃、1〜24時間、例えば550℃に
て14時間の熱処理を行えばよい。また、熱処理に加え
て強光を照射してもよい。
When heat treatment is performed, heat treatment may be performed in a nitrogen atmosphere at 450 to 800 ° C. for 1 to 24 hours, for example at 550 ° C. for 14 hours. In addition to the heat treatment, strong light may be irradiated.

【0145】次いで、バリア層107をエッチングスト
ッパーとして、106で示した第2の半導体層のみを選
択的に除去した後、酸化膜からなるバリア層107を除
去する。第2の半導体層のみを選択的にエッチングする
方法としては、ClF3によるプラズマを用いないドラ
イエッチング、或いはヒドラジンや、テトラエチルアン
モニウムハイドロオキサイド(化学式 (CH34NO
H)を含む水溶液などアルカリ溶液によるウエットエッ
チングで行うことができる。また、第2の半導体層を除
去した後、バリア層の表面をTXRFでニッケル濃度を
測定したところ、ニッケルが高濃度で検出されるため、
バリア層は除去することが望ましく、フッ酸を含むエッ
チャントにより除去すれば良い。
Next, using the barrier layer 107 as an etching stopper, only the second semiconductor layer indicated by 106 is selectively removed, and then the barrier layer 107 made of an oxide film is removed. As a method of selectively etching only the second semiconductor layer, dry etching without using plasma with ClF 3 , hydrazine, or tetraethylammonium hydroxide (chemical formula (CH 3 ) 4 NO
It can be performed by wet etching with an alkaline solution such as an aqueous solution containing H). In addition, after removing the second semiconductor layer, when the nickel concentration was measured on the surface of the barrier layer by TXRF, nickel was detected at a high concentration.
The barrier layer is preferably removed, and may be removed with an etchant containing hydrofluoric acid.

【0146】次いで、結晶構造を有する第1の半導体層
に対してレーザー光(第2のレーザー光)を窒素雰囲気
または真空で照射する。レーザー光(第2のレーザー
光)を照射した場合、第1のレーザー光の照射により形
成された凹凸の高低差(P―V値:Peak to Valley、高
さの最大値と最小値の差分)が低減、即ち、平坦化され
る。(図20(G))ここで、凹凸のP―V値は、AF
M(原子間力顕微鏡)により観察すればよい。具体的に
は、第1のレーザー光の照射により形成された凹凸のP
―V値が10nm〜30nm程度であった表面は、第2
のレーザー光の照射により表面における凹凸のP―V値
を5nm以下とすることができ、条件によっては1.5
nm以下にすることができる。このレーザー光(第2の
レーザー光)には波長400nm以下のエキシマレーザー
光や、YAGレーザーの第2高調波、第3高調波を用い
る。また、エキシマレーザー光に代えて紫外光ランプか
ら発する光を用いてもよい。
Next, the first semiconductor layer having a crystal structure is irradiated with laser light (second laser light) in a nitrogen atmosphere or vacuum. When the laser light (second laser light) is applied, the height difference of the unevenness formed by the irradiation of the first laser light (PV value: Peak to Valley, the difference between the maximum value and the minimum value of the height) Is reduced, that is, flattened. (FIG. 20 (G)) Here, the PV value of the unevenness is AF
It may be observed by M (atomic force microscope). Specifically, the uneven P formed by the irradiation of the first laser beam
-The surface with a V value of about 10 to 30 nm is the second
By irradiating the laser light of, the PV value of the unevenness on the surface can be made 5 nm or less, and depending on the condition, it can be 1.5.
can be less than or equal to nm. As the laser light (second laser light), excimer laser light having a wavelength of 400 nm or less, and the second and third harmonics of a YAG laser are used. Further, light emitted from an ultraviolet lamp may be used instead of the excimer laser light.

【0147】第2のレーザー光のエネルギー密度は、第
1のレーザー光のエネルギー密度より大きくし、好まし
くは30〜60mJ/cm2大きくする。ただし、第2
のレーザー光のエネルギー密度が第1のレーザー光のエ
ネルギー密度よりも90mJ/cm2以上大きいエネル
ギー密度だと、表面の粗さが増大し、さらに結晶性の低
下、或いは微結晶化してしまい、特性が悪化する傾向が
見られる。
The energy density of the second laser light is made higher than that of the first laser light, preferably 30 to 60 mJ / cm 2 . However, the second
If the energy density of the laser light is higher than that of the first laser light by 90 mJ / cm 2 or more, the surface roughness will increase, and the crystallinity will be further lowered or microcrystallized. Is becoming worse.

【0148】なお、第2のレーザー光の照射は、第1の
レーザー光のエネルギー密度よりも高いが、照射前後で
結晶性はほとんど変化しない。また、粒径などの結晶状
態もほとんど変化しない。即ち、この第2のレーザー光
の照射では平坦化のみが行われていると思われる。
The irradiation of the second laser light is higher than the energy density of the first laser light, but the crystallinity hardly changes before and after the irradiation. In addition, the crystal state such as grain size hardly changes. That is, it is considered that only flattening is performed by the irradiation of the second laser light.

【0149】結晶構造を有する半導体層が第2のレーザ
ー光の照射により平坦化されたメリットは非常に大き
い。例えば、平坦性が向上したことによって、後に形成
されるゲート絶縁膜として用いる第2の絶縁膜を薄くす
ることが可能となり、TFTの移動度を向上させること
ができる。また、平坦性が向上したことによって、TF
Tを作製した場合、オフ電流を低減することができる。
The advantage that the semiconductor layer having a crystal structure is flattened by the irradiation of the second laser light is very large. For example, the improved flatness makes it possible to reduce the thickness of the second insulating film used as a gate insulating film to be formed later and improve the mobility of the TFT. In addition, since the flatness is improved, TF
When T is manufactured, off current can be reduced.

【0150】また、第2のレーザー光を照射することに
よって、ゲッタリングサイトを形成する際に第1の半導
体層にも添加されてしまった場合、結晶構造を有する半
導体層中の希ガス元素を除去または低減する効果も得ら
れる。
When the gettering site is added to the first semiconductor layer by irradiating it with the second laser light, the rare gas element in the semiconductor layer having a crystalline structure is removed. The effect of removing or reducing is also obtained.

【0151】次いで、平坦化された第1の半導体層10
9を公知のパターニング技術を用いて所望の形状の半導
体膜を形成する。
Next, the planarized first semiconductor layer 10
9 is used to form a semiconductor film having a desired shape by using a known patterning technique.

【0152】本実施例は、実施例1〜実施例4と自由に
組み合わせて実施することが可能である。
This embodiment can be implemented by freely combining with Embodiments 1 to 4.

【0153】(実施例6)本実施例では、触媒元素を用
いた熱結晶化法により半導体膜を形成する例を示す。
(Embodiment 6) In this embodiment, an example of forming a semiconductor film by a thermal crystallization method using a catalytic element is shown.

【0154】触媒元素を用いる場合、特開平7−130
652号公報、特開平8−78329号公報で開示され
た技術を用いることが望ましい。
When a catalyst element is used, it is disclosed in JP-A-7-130.
It is desirable to use the techniques disclosed in Japanese Patent No. 652 and Japanese Patent Laid-Open No. 8-78329.

【0155】ここで、特開平7−130652号公報に
開示されている技術を本発明に適用する場合の例を図2
1に示す。まず基板1251上に第1の電極1252を
形成する。そして、第1の電極1252を覆うように、
基板1251上に第1の絶縁膜1253を形成し、その
上に非晶質シリコン膜1254を形成した。さらに、重
量換算で10ppmのニッケルを含む酢酸ニッケル塩溶
液を塗布してニッケル含有層1255を形成した。(図
21(A))
Here, an example in which the technique disclosed in Japanese Laid-Open Patent Publication No. 7-130652 is applied to the present invention is shown in FIG.
Shown in 1. First, the first electrode 1252 is formed over the substrate 1251. Then, so as to cover the first electrode 1252,
A first insulating film 1253 was formed on the substrate 1251, and an amorphous silicon film 1254 was formed thereon. Further, a nickel acetate salt solution containing 10 ppm by weight of nickel was applied to form a nickel-containing layer 1255. (Figure 21 (A))

【0156】次に、500℃、1時間の脱水素工程の
後、500〜650℃で4〜12時間、例えば550
℃、8時間の熱処理を行い、結晶質シリコン膜1256
を形成した。こうして得られた結晶質シリコン膜125
6は非常に優れた結晶質を有した。(図21(B))
Next, after a dehydrogenation step at 500 ° C. for 1 hour, at 500 to 650 ° C. for 4 to 12 hours, for example, 550.
The crystalline silicon film 1256 is subjected to heat treatment at 8 ° C. for 8 hours.
Was formed. The crystalline silicon film 125 thus obtained
6 had a very good crystalline quality. (Figure 21 (B))

【0157】また、特開平8−78329号公報で開示
された技術は、触媒元素を選択的に添加することによっ
て、非晶質半導体膜の選択的な結晶化を可能としたもの
である。同技術を本発明に適用した場合について、図2
2で説明する。
Further, the technique disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 8-78329 enables selective crystallization of an amorphous semiconductor film by selectively adding a catalytic element. FIG. 2 shows the case where the same technology is applied to the present invention.
It will be explained in 2.

【0158】まず、ガラス基板1301上に第1の電極
1302を形成する。そして第1の電極1302を覆う
ように、基板1301上に第1の絶縁膜1303を設
け、その上に非晶質シリコン膜1304を形成した。そ
して、非晶質シリコン膜1304の上に酸化シリコン膜
1305を連続的に形成した。この時、酸化シリコン膜
1305の厚さは150nmとした。
First, the first electrode 1302 is formed on the glass substrate 1301. Then, a first insulating film 1303 was provided over the substrate 1301 so as to cover the first electrode 1302, and an amorphous silicon film 1304 was formed thereover. Then, a silicon oxide film 1305 was continuously formed over the amorphous silicon film 1304. At this time, the thickness of the silicon oxide film 1305 was set to 150 nm.

【0159】次に酸化シリコン膜1305をパターニン
グして、選択的にコンタクトホール1306を形成し、
その後、重量換算で10ppmのニッケルを含む酢酸ニ
ッケル塩溶液を塗布した。これにより、ニッケル含有層
1307が形成され、ニッケル含有層1307はコンタ
クトホール1306の底部のみで非晶質シリコン膜13
04と接触した。(図22(A))
Next, the silicon oxide film 1305 is patterned to form contact holes 1306 selectively,
Then, a nickel acetate salt solution containing 10 ppm by weight of nickel was applied. As a result, the nickel-containing layer 1307 is formed, and the nickel-containing layer 1307 is formed only on the bottom of the contact hole 1306.
Contacted 04. (Figure 22 (A))

【0160】次に、500〜650℃で4〜24時間、
例えば570℃、14時間の熱処理を行い、結晶質シリ
コン膜1308を形成した。この結晶化の過程では、ニ
ッケルが接した非晶質シリコン膜の部分が最初に結晶化
し、そこから横方向へと結晶化が進行する。こうして形
成された結晶質シリコン膜1308は棒状または針状の
結晶が集合して成り、その各々の結晶は巨視的に見れば
ある特定の方向性をもって成長しているため、結晶性が
揃っているという利点がある。(図22(B))
Next, at 500 to 650 ° C. for 4 to 24 hours,
For example, heat treatment was performed at 570 ° C. for 14 hours to form a crystalline silicon film 1308. In this crystallization process, the portion of the amorphous silicon film in contact with nickel is first crystallized, and then the crystallization proceeds in the lateral direction. The crystalline silicon film 1308 thus formed is composed of rod-shaped or needle-shaped crystals aggregated, and the respective crystals grow macroscopically with a certain directionality, so that the crystallinity is uniform. There is an advantage. (Figure 22 (B))

【0161】尚、上記2つの技術において使用可能な触
媒元素は、ニッケル(Ni)の以外にも、ゲルマニウム
(Ge)、鉄(Fe)、パラジウム(Pd)、スズ(S
n)、鉛(Pb)、コバルト(Co)、白金(Pt)、
銅(Cu)、金(Au)、といった元素を用いても良
い。
The catalyst elements that can be used in the above two techniques are not only nickel (Ni) but also germanium (Ge), iron (Fe), palladium (Pd), tin (S).
n), lead (Pb), cobalt (Co), platinum (Pt),
Elements such as copper (Cu) and gold (Au) may be used.

【0162】以上のような技術を用いて結晶質半導体膜
(結晶質シリコン膜や結晶質シリコンゲルマニウム膜な
どを含む)を形成し、パターニングを行えば、結晶質T
FTの半導体層を形成することができる。本実施例の技
術を用いて、結晶質半導体膜から作製されたTFTは、
優れた特性が得られるが、そのため高い信頼性を要求さ
れてあいた。しかしながら、本発明のTFT構造を採用
することで、本実施例の技術を最大限に生かしたTFT
を作製することが可能となった。
A crystalline semiconductor film (including a crystalline silicon film, a crystalline silicon germanium film, etc.) is formed by using the technique as described above, and patterning is performed to obtain a crystalline T film.
A semiconductor layer of FT can be formed. A TFT manufactured from a crystalline semiconductor film using the technique of this embodiment is
Excellent characteristics were obtained, but high reliability was required for that reason. However, by adopting the TFT structure of the present invention, a TFT that makes the most of the technique of this embodiment
It has become possible to fabricate.

【0163】次に、非晶質半導体膜を初期膜として前記
触媒元素を用いて結晶質半導体膜を形成した後で、その
触媒元素を結晶質半導体膜から除去する工程を行った例
について、図23を用いて説明する。本実施例ではその
方法として、特開平10−135468号公報または特
開平10−135469号公報に記載された技術を用い
た。
Next, an example in which a step of removing the catalytic element from the crystalline semiconductor film is performed after the crystalline semiconductor film is formed by using the above-mentioned catalytic element with the amorphous semiconductor film as an initial film, 23. In this example, as the method, the technique described in JP-A-10-135468 or JP-A-10-135469 was used.

【0164】同公報に記載された技術は、非晶質半導体
膜の結晶化に用いた触媒元素を結晶化後にリンのゲッタ
リング作用を用いて除去する技術である。同技術を用い
ることで、結晶質半導体膜中の触媒元素の濃度を1×1
17atms/cm3以下、好ましくは1×1016atms/cm3にま
で低減することができる。
The technique described in the publication is a technique for removing the catalytic element used for crystallization of the amorphous semiconductor film after the crystallization by using the gettering action of phosphorus. By using this technique, the concentration of the catalytic element in the crystalline semiconductor film can be reduced to 1 × 1.
It can be reduced to 0 17 atms / cm 3 or less, preferably 1 × 10 16 atms / cm 3 .

【0165】ここではコーニング社の1737基板に代
表される無アルカリガラス基板を用いた。図23(A)
では、基板1401上に第1の電極1402を形成す
る。そして第1の電極1402を覆うように、基板14
01上に第1の絶縁膜1403を設け、その上に結晶質
シリコン膜1404を形成した。
Here, an alkali-free glass substrate typified by Corning's 1737 substrate was used. FIG. 23 (A)
Then, the first electrode 1402 is formed over the substrate 1401. Then, the substrate 14 is formed so as to cover the first electrode 1402.
01, a first insulating film 1403 was provided, and a crystalline silicon film 1404 was formed thereon.

【0166】そして、結晶質シリコン膜1404の表面
にマスク用の酸化シリコン膜1405が150nmの厚
さに形成され、パターニングによりコンタクトホールが
設けられ、結晶質シリコン膜を一部露出させた領域を設
けてある。そして、リンを添加する工程を実施して、結
晶質シリコン膜にリンが添加された領域(ゲッタリング
領域)1406が設けられた。
Then, a silicon oxide film 1405 for a mask is formed to a thickness of 150 nm on the surface of the crystalline silicon film 1404, a contact hole is provided by patterning, and a region where the crystalline silicon film is partially exposed is provided. There is. Then, the step of adding phosphorus was performed to provide a region (gettering region) 1406 in which phosphorus was added to the crystalline silicon film.

【0167】この状態で、窒素雰囲気中で550〜80
0℃、5〜24時間、例えば600℃、12時間の熱処
理を行うと、結晶質シリコン膜にリンが添加された領域
1406がゲッタリングサイトとして働き、結晶質シリ
コン膜1404に残存していた触媒元素はリンが添加さ
れたゲッタリング領域1406に偏析させることができ
た。
In this state, 550 to 80 in a nitrogen atmosphere.
When heat treatment is performed at 0 ° C. for 5 to 24 hours, for example at 600 ° C. for 12 hours, the region 1406 in which phosphorus is added to the crystalline silicon film acts as a gettering site, and the catalyst left in the crystalline silicon film 1404. The element could be segregated in the gettering region 1406 to which phosphorus was added.

【0168】そして、マスク用の酸化シリコン膜140
5と、リンが添加された領域1406とをエッチングし
て除去することにより、結晶化の工程で使用した触媒元
素の濃度を1×1017atms/cm3以下にまで低減された結
晶質シリコン膜を得ることができた。この結晶質シリコ
ン膜はそのまま本発明のTFTの半導体層として使用す
ることができた。
Then, the silicon oxide film 140 for the mask is used.
5 and the phosphorus-added region 1406 are removed by etching, so that the concentration of the catalytic element used in the crystallization process is reduced to 1 × 10 17 atms / cm 3 or less. I was able to get This crystalline silicon film could be used as it is as a semiconductor layer of the TFT of the present invention.

【0169】本実施例は、実施例1〜4と組み合わせて
実施することが可能である。
This embodiment can be implemented in combination with Embodiments 1 to 4.

【0170】(実施例7)本実施例では、本発明の半導
体装置の構成について説明する。
(Embodiment 7) In this embodiment, a structure of a semiconductor device of the present invention will be described.

【0171】図24に本発明の半導体装置の1つであ
る、発光装置のブロック図を示す。発光装置は、基板上
に形成されたOLED(Organic Light Emitting Devic
e)を、該基板とカバー材の間に封入したOLEDパネ
ルに相当する。なお、該OLEDパネルにコントローラ
を含むIC等を実装した、OLEDモジュールを発光装
置呼ぶ場合もある。
FIG. 24 shows a block diagram of a light emitting device which is one of the semiconductor devices of the present invention. The light emitting device is an OLED (Organic Light Emitting Devic) formed on a substrate.
e) corresponds to an OLED panel enclosed between the substrate and the cover material. An OLED module in which an IC including a controller is mounted on the OLED panel may be called a light emitting device.

【0172】OLEDは、電場を加えることで発生する
ルミネッセンス(Electroluminescence)が得られる有
機化合物(有機発光材料)を含む層(以下、有機発光層
と記す)と、陽極層と、陰極層とを有している。有機化
合物におけるルミネッセンスには、一重項励起状態から
基底状態に戻る際の発光(蛍光)と三重項励起状態から
基底状態に戻る際の発光(リン光)とがあるが、本発明
の発光装置は、上述した発光のうちの、いずれか一方の
発光を用いていても良いし、または両方の発光を用いて
いても良い。
The OLED has a layer containing an organic compound (organic light emitting material) capable of obtaining luminescence generated by applying an electric field (hereinafter, referred to as an organic light emitting layer), an anode layer and a cathode layer. is doing. Luminescence in an organic compound includes light emission (fluorescence) when returning from a singlet excited state to a ground state and light emission when returning to a ground state from a triplet excited state (phosphorescence). One of the above-mentioned light emissions may be used, or both of the light emissions may be used.

【0173】なお、本明細書では、OLEDの陽極と陰
極の間に設けられた全ての層を有機発光層と定義する。
有機発光層には具体的に、発光層、正孔注入層、電子注
入層、正孔輸送層、電子輸送層等が含まれる。基本的に
OLEDは、陽極/発光層/陰極が順に積層された構造
を有しており、この構造に加えて、陽極/正孔注入層/
発光層/陰極や、陽極/正孔注入層/発光層/電子輸送
層/陰極等の順に積層した構造を有していることもあ
る。
In the present specification, all layers provided between the anode and the cathode of the OLED are defined as organic light emitting layers.
The organic light emitting layer specifically includes a light emitting layer, a hole injection layer, an electron injection layer, a hole transport layer, an electron transport layer, and the like. Basically, an OLED has a structure in which an anode, a light emitting layer, and a cathode are laminated in this order, and in addition to this structure, an anode / hole injection layer /
It may have a structure in which a light emitting layer / cathode or an anode / hole injection layer / light emitting layer / electron transport layer / cathode are laminated in this order.

【0174】なお、図24ではデジタルのビデオ信号を
用いて画像を表示する発光装置の駆動回路を例に説明す
る。図24に示した発光装置は、データ線駆動回路80
0、走査線駆動回路801、画素部802を有してい
る。
In FIG. 24, a drive circuit of a light emitting device for displaying an image using a digital video signal will be described as an example. The light emitting device shown in FIG. 24 has a data line driving circuit 80.
0, a scan line driver circuit 801, and a pixel portion 802.

【0175】画素部802には、複数のソース配線と、
複数のゲート配線と、複数の電源線が形成されており、
ソース配線とゲート配線と電源線とで囲まれた領域が画
素に相当する。なお、図24では複数の画素のうち、1
つのソース配線807と、1つのゲート配線809と、
1つの電源線808を有する画素のみを代表的に示し
た。各画素はスイッチング素子となるスイッチング用T
FT803と、駆動用TFT804と、保持容量805
と、OLED806を有している。
In the pixel portion 802, a plurality of source wirings,
A plurality of gate wirings and a plurality of power supply lines are formed,
A region surrounded by the source wiring, the gate wiring, and the power supply line corresponds to a pixel. Note that in FIG. 24, one of a plurality of pixels
One source wiring 807, one gate wiring 809,
Only a pixel having one power supply line 808 is shown as a representative. Each pixel is a switching T that serves as a switching element.
FT 803, driving TFT 804, storage capacitor 805
And an OLED 806.

【0176】スイッチング用TFT803のゲート電極
はゲート配線809に接続されている。そしてスイッチ
ング用TFT803のソース領域とドレイン領域は、一
方はソース配線807に、もう一方は駆動用TFT80
4のゲート電極に接続されている。
The gate electrode of the switching TFT 803 is connected to the gate wiring 809. One of a source region and a drain region of the switching TFT 803 is a source wiring 807 and the other is a driving TFT 80.
4 gate electrodes.

【0177】駆動用TFT804のソース領域とドレイ
ン領域は、一方は電源線808に、もう一方はOLED
806に接続されている。そして、駆動用TFT804
のゲート電極と電源線808とで保持容量805が形成
されている。なお保持容量805は必ずしも形成する必
要はない。
One of the source region and the drain region of the driving TFT 804 is the power source line 808 and the other is the OLED.
It is connected to 806. Then, the driving TFT 804
A storage capacitor 805 is formed by the gate electrode and the power supply line 808. Note that the storage capacitor 805 does not necessarily have to be formed.

【0178】データ線駆動回路800は、シフトレジス
タ810、第1ラッチ811、第2ラッチ812を有し
ている。シフトレジスタ810にはデータ線駆動回路用
のクロック信号(S−CLK)とスタートパルス信号
(S−SP)が与えられている。第1ラッチ811には
ラッチのタイミングを決定するラッチ信号(Latch
signals)とビデオ信号(Video sign
als)が与えられている。
The data line driving circuit 800 has a shift register 810, a first latch 811, and a second latch 812. The shift register 810 is supplied with a clock signal (S-CLK) and a start pulse signal (S-SP) for the data line driver circuit. The first latch 811 has a latch signal (Latch) that determines the latch timing.
signals) and a video signal (Video signal)
als) is given.

【0179】シフトレジスタ810にクロック信号(S
−CLK)とスタートパルス信号(S−SP)が入力さ
れると、ビデオ信号のサンプリングのタイミングを決定
するサンプリング信号が生成され、第1ラッチ811に
入力される。
A clock signal (S
-CLK) and the start pulse signal (S-SP) are input, a sampling signal that determines the sampling timing of the video signal is generated and input to the first latch 811.

【0180】なお、シフトレジスタ810からのサンプ
リング信号を、バッファ等によって緩衝増幅してから、
第1ラッチ811に入力するようにしても良い。サンプ
リング信号が入力される配線には、多くの回路あるいは
回路素子が接続されているために負荷容量(寄生容量)
が大きい。この負荷容量が大きいために生ずるタイミン
グ信号の立ち上がりまたは立ち下がりの”鈍り”を防ぐ
ために、このバッファは有効である。
Note that the sampling signal from the shift register 810 is buffered and amplified by a buffer or the like, and then
It may be input to the first latch 811. Since many circuits or circuit elements are connected to the wiring to which the sampling signal is input, load capacitance (parasitic capacitance)
Is big. This buffer is effective in order to prevent "dullness" of the rising or falling of the timing signal caused by the large load capacitance.

【0181】第1ラッチ811は複数のステージのラッ
チを有している。第1ラッチ811では、入力されたサ
ンプリング信号に同期して、入力されたビデオ信号をサ
ンプリングし、各ステージのラッチに順に記憶してい
く。
The first latch 811 has a plurality of stages of latches. The first latch 811 samples the input video signal in synchronization with the input sampling signal, and sequentially stores the sampled video signal in the latch of each stage.

【0182】第1ラッチ811の全てのステージのラッ
チにビデオ信号の書き込みが一通り終了するまでの時間
を、ライン期間と呼ぶ。実際には、上記ライン期間に水
平帰線期間が加えられた期間をライン期間に含むことが
ある。
The time until the writing of the video signal to the latches of all the stages of the first latch 811 is completed is called a line period. In practice, the line period may include a period in which a horizontal blanking period is added to the line period.

【0183】1ライン期間が終了すると、第2ラッチ8
12にラッチ信号が入力される。この瞬間、第1ラッチ
811に書き込まれ保持されているビデオ信号は、第2
ラッチ812に一斉に送出され、第2ラッチ812の全
ステージのラッチに書き込まれ、保持される。
When one line period ends, the second latch 8
A latch signal is input to 12. At this moment, the video signal written and held in the first latch 811 is
The signals are sent to the latch 812 all at once, written in and held in the latches of all stages of the second latch 812.

【0184】ビデオ信号を第2ラッチ812に送出し終
えた第1ラッチ811には、シフトレジスタ810から
のサンプリング信号に基づき、ビデオ信号の書き込みが
順次行われる。
The video signal is sequentially written in the first latch 811 which has finished sending the video signal to the second latch 812, based on the sampling signal from the shift register 810.

【0185】この2順目の1ライン期間中には、第2ラ
ッチ812に書き込まれ、保持されているビデオ信号が
ソース配線に入力される。
During the second one-line period, the video signal written and held in the second latch 812 is input to the source line.

【0186】一方、走査線駆動回路は、シフトレジスタ
821と、バッファ822を有している。シフトレジス
タ821には走査線駆動回路用のクロック信号(G−C
LK)とスタートパルス信号(G−SP)が与えられて
いる。
On the other hand, the scan line driver circuit has a shift register 821 and a buffer 822. The shift register 821 has a clock signal (G-C) for the scanning line driver circuit.
LK) and the start pulse signal (G-SP) are given.

【0187】シフトレジスタ821にクロック信号(G
−CLK)とスタートパルス信号(G−SP)が入力さ
れると、ゲート配線の選択のタイミングを決定する選択
信号が生成され、バッファ822に入力される。バッフ
ァ822に入力された選択信号は、緩衝増幅されてゲー
ト配線809に入力される。
A clock signal (G
-CLK) and the start pulse signal (G-SP) are input, a selection signal that determines the timing of selecting the gate wiring is generated and input to the buffer 822. The selection signal input to the buffer 822 is buffer-amplified and input to the gate wiring 809.

【0188】ゲート配線809が選択されると、選択さ
れたゲート配線809にゲート電極が接続されたスイッ
チング用TFT803がオンになる。そして、ソース配
線に入力されたビデオ信号が、オンになっているスイッ
チング用TFT803を介して、駆動用TFT804の
ゲート電極に入力される。
When the gate wiring 809 is selected, the switching TFT 803 having the gate electrode connected to the selected gate wiring 809 is turned on. Then, the video signal input to the source wiring is input to the gate electrode of the driving TFT 804 via the switching TFT 803 which is turned on.

【0189】駆動用TFT804は、ゲート電極に入力
されたビデオ信号の有する1または0の情報に基づい
て、そのスイッチングが制御される。駆動用TFT80
4がオンのときに、電源線の電位がOLED806の画
素電極に与えられ、OLED806が発光する。駆動用
TFT804がオフのとき、電源線の電位がOLED8
06の画素電極に与えらず、OLED806は発光しな
い。
The switching of the driving TFT 804 is controlled based on the information of 1 or 0 contained in the video signal input to the gate electrode. Driving TFT 80
When 4 is on, the potential of the power supply line is applied to the pixel electrode of the OLED 806, and the OLED 806 emits light. When the driving TFT 804 is off, the potential of the power supply line is OLED8.
The OLED 806 does not emit light without being applied to the pixel electrode of 06.

【0190】図24に示した発光装置の、データ線駆動
回路800と、走査線駆動回路801が有する回路にお
いて、TFTの第1の電極と第2の電極とを電気的に接
続する。第1の電極と第2の電極に同じ電圧を印加する
ことで、実質的に半導体膜の膜厚を薄くしたのと同じよ
うに空乏層が早く広がるので、サブスレッショルド係数
を小さくすることができ、さらに電界効果移動度を向上
させることができる。したがって、電極が1つの場合に
比べてオン電流を大きくすることができる。よって、駆
動電圧を低下させることができる。また、オン電流を大
きくすることができるので、TFTのサイズ(特にチャ
ネル幅)を小さくすることができる。そのため集積密度
を向上させることができる。
In the circuit included in the data line driver circuit 800 and the scan line driver circuit 801, in the light emitting device shown in FIG. 24, the first electrode and the second electrode of the TFT are electrically connected. By applying the same voltage to the first electrode and the second electrode, the depletion layer spreads quickly in the same manner as when the semiconductor film is made thinner, so that the subthreshold coefficient can be made smaller. Further, the field effect mobility can be further improved. Therefore, the on-current can be increased as compared with the case where the number of electrodes is one. Therefore, the drive voltage can be reduced. Further, since the on-current can be increased, the size of the TFT (particularly the channel width) can be reduced. Therefore, the integration density can be improved.

【0191】また、画素部802において、スイッチン
グ素子として用いられているスイッチング用TFT80
3の、第1の電極と第2の電極のいずれか一方にコモン
電圧を印加する。これにより、電極が1つの場合に比べ
て閾値のばらつきを抑えることができ、なおかつオフ電
流を抑えることができる。
Also, in the pixel portion 802, the switching TFT 80 used as a switching element.
A common voltage is applied to one of the first electrode and the second electrode of No. 3. As a result, it is possible to suppress variations in the threshold and to suppress the off-current as compared with the case where there is one electrode.

【0192】そして、OLED806に電流を供給する
ための駆動用TFT804は、第1の電極と第2の電極
を電気的に接続している。これにより、電極が1つの場
合に比べてオン電流を大きくすることができる。なお、
駆動用TFTはこの構成に限定されず、第1の電極と第
2の電極を電気的に接続せずに、第1の電極と第2の電
極のいずれか一方にコモン電圧を印加するようにしても
良い。また電極を1つしか有さない、一般的な構成の薄
膜トランジスタを有していても良い。
A driving TFT 804 for supplying a current to the OLED 806 electrically connects the first electrode and the second electrode. As a result, the on-current can be increased as compared with the case where the number of electrodes is one. In addition,
The driving TFT is not limited to this configuration, and a common voltage may be applied to either one of the first electrode and the second electrode without electrically connecting the first electrode and the second electrode. May be. Further, a thin film transistor having a general structure having only one electrode may be included.

【0193】次に、図25に、一般的な液晶表示装置の
構成を示す。図25に示した素子基板は、データ線駆動
回路700、走査線駆動回路701、画素部702を有
している。
Next, FIG. 25 shows the structure of a general liquid crystal display device. The element substrate shown in FIG. 25 includes a data line driver circuit 700, a scan line driver circuit 701, and a pixel portion 702.

【0194】画素部702には、複数のソース配線と複
数のゲート配線が形成されており、ソース配線とゲート
配線で囲まれた領域が画素に相当する。なお、図25で
は複数の画素のうち、1つのソース配線703と、1つ
のゲート配線704とを有する画素のみを代表的に示し
た。各画素はスイッチング素子となる画素TFTと、液
晶セル706を有している。
A plurality of source wirings and a plurality of gate wirings are formed in the pixel portion 702, and a region surrounded by the source wirings and the gate wirings corresponds to a pixel. Note that, in FIG. 25, only a pixel having one source wiring 703 and one gate wiring 704 is representatively shown among a plurality of pixels. Each pixel has a pixel TFT serving as a switching element and a liquid crystal cell 706.

【0195】液晶セル706は画素電極と、対向電極
と、画素電極と対向電極の間に設けられた液晶とを有し
ている。
The liquid crystal cell 706 has a pixel electrode, a counter electrode, and liquid crystal provided between the pixel electrode and the counter electrode.

【0196】画素TFT705のゲート電極はゲート配
線704に接続されている。そして画素TFT705の
ソース領域とドレイン領域は、一方はソース配線703
に、もう一方は液晶セル706が有する画素電極に接続
されている。
The gate electrode of the pixel TFT 705 is connected to the gate wiring 704. One of a source region and a drain region of the pixel TFT 705 is a source wiring 703.
The other is connected to the pixel electrode of the liquid crystal cell 706.

【0197】データ線駆動回路700は、シフトレジス
タ710、レベルシフタ711、アナログスイッチ71
2を有している。シフトレジスタ710にはデータ線駆
動回路用のクロック信号(S−CLK)とスタートパル
ス信号(S−SP)が与えられている。アナログスイッ
チ712にはビデオ信号(Video signal
s)が与えられている。
The data line driving circuit 700 includes a shift register 710, a level shifter 711 and an analog switch 71.
Have two. The shift register 710 is supplied with a clock signal (S-CLK) for the data line driver circuit and a start pulse signal (S-SP). The analog switch 712 has a video signal (Video signal).
s) is given.

【0198】シフトレジスタ710にクロック信号(S
−CLK)とスタートパルス信号(S−SP)が入力さ
れると、ビデオ信号のサンプリングのタイミングを決定
するサンプリング信号が生成され、レベルシフタ711
に入力される。サンプリング信号は、レベルシフタ71
1においてその電圧の振幅を大きくされ、アナログスイ
ッチ712に入力される。アナログスイッチ712で
は、入力されたサンプリング信号に同期して、入力され
たビデオ信号をサンプリングし、ソース配線703に入
力する。
A clock signal (S
-CLK) and the start pulse signal (S-SP) are input, a sampling signal that determines the sampling timing of the video signal is generated, and the level shifter 711 is generated.
Entered in. The sampling signal is the level shifter 71.
At 1, the amplitude of the voltage is increased and the voltage is input to the analog switch 712. The analog switch 712 samples the input video signal in synchronization with the input sampling signal and inputs the sampled video signal to the source wiring 703.

【0199】一方、走査線駆動回路は、シフトレジスタ
721と、バッファ722を有している。シフトレジス
タ721には走査線駆動回路用のクロック信号(G−C
LK)とスタートパルス信号(G−SP)が与えられて
いる。
On the other hand, the scan line driver circuit has a shift register 721 and a buffer 722. The shift register 721 includes a clock signal (G-C) for the scan line driver circuit.
LK) and the start pulse signal (G-SP) are given.

【0200】シフトレジスタ721にクロック信号(G
−CLK)とスタートパルス信号(G−SP)が入力さ
れると、ゲート配線の選択のタイミングを決定する選択
信号が生成され、バッファ722に入力される。バッフ
ァ722に入力された選択信号は、緩衝増幅されてゲー
ト配線704に入力される。
A clock signal (G
-CLK) and the start pulse signal (G-SP) are input, a selection signal that determines the timing of selecting the gate wiring is generated and input to the buffer 722. The selection signal input to the buffer 722 is buffer-amplified and input to the gate wiring 704.

【0201】ゲート配線704が選択されると、選択さ
れたゲート配線704にゲート電極が接続された画素T
FT705がオンになる。そして、ソース配線に入力さ
れたサンプリングされたビデオ信号が、オンになってい
る画素TFT705を介して、液晶セル706の画素電
極に入力される。そして、ビデオ信号の電位に従って液
晶が駆動し、画像が表示される。
When the gate wiring 704 is selected, the pixel T in which the gate electrode is connected to the selected gate wiring 704.
The FT705 turns on. Then, the sampled video signal input to the source wiring is input to the pixel electrode of the liquid crystal cell 706 via the pixel TFT 705 that is turned on. Then, the liquid crystal is driven according to the potential of the video signal, and an image is displayed.

【0202】図25に示した液晶表示装置の、データ線
駆動回路700と、走査線駆動回路701が有する回路
において、TFTの第1の電極と第2の電極とを電気的
に接続する。第1の電極と第2の電極に同じ電圧を印加
することで、実質的に半導体膜の膜厚を薄くしたのと同
じように空乏層が早く広がるので、サブスレッショルド
係数を小さくすることができ、さらに電界効果移動度を
向上させることができる。したがって、電極が1つの場
合に比べてオン電流を大きくすることができる。よっ
て、駆動電圧を低下させることができる。また、オン電
流を大きくすることができるので、TFTのサイズ(特
にチャネル幅)を小さくすることができる。そのため集
積密度を向上させることができる。
In the circuit included in the data line driver circuit 700 and the scan line driver circuit 701 in the liquid crystal display device shown in FIG. 25, the first electrode and the second electrode of the TFT are electrically connected. By applying the same voltage to the first electrode and the second electrode, the depletion layer spreads quickly in the same manner as when the semiconductor film is made thinner, so that the subthreshold coefficient can be made smaller. Further, the field effect mobility can be further improved. Therefore, the on-current can be increased as compared with the case where the number of electrodes is one. Therefore, the drive voltage can be reduced. Further, since the on-current can be increased, the size of the TFT (particularly the channel width) can be reduced. Therefore, the integration density can be improved.

【0203】また、画素部702において、スイッチン
グ素子として用いられている画素TFT705の、第1
の電極と第2の電極のいずれか一方にコモン電圧を印加
する。これにより、電極が1つの場合に比べて閾値のば
らつきを抑えることができ、なおかつオフ電流を抑える
ことができる。
In the pixel portion 702, the first pixel of the pixel TFT 705 used as a switching element is
A common voltage is applied to either one of the electrode and the second electrode. As a result, it is possible to suppress variations in the threshold and to suppress the off-current as compared with the case where there is one electrode.

【0204】本実施例は、実施例1〜実施例6と組み合
わせて実施することが可能である。
This embodiment can be carried out in combination with the first to sixth embodiments.

【0205】(実施例8)本実施例では、本発明を用い
て発光装置の外観図について説明する。
(Embodiment 8) In this embodiment, an external view of a light emitting device according to the present invention will be described.

【0206】図26(A)は発光装置の上面図であり、
図26(B)は、図26(A)のA−A’における断面
図、図26(C)は図26(A)のB−B’における断
面図である。
FIG. 26A is a top view of the light emitting device.
26B is a cross-sectional view taken along the line AA ′ of FIG. 26A, and FIG. 26C is a cross-sectional view taken along the line BB ′ of FIG.

【0207】基板4001上に設けられた画素部400
2と、データ線駆動回路4003と、第1及び第2の走
査線駆動回路4004a、bとを囲むようにして、シー
ル材4009が設けられている。また画素部4002
と、データ線駆動回路4003と、第1及び第2の走査
線駆動回路4004a、bとの上にシーリング材400
8が設けられている。よって画素部4002と、データ
線駆動回路4003と、第1及び第2の走査線駆動回路
4004a、bとは、基板4001とシール材4009
とシーリング材4008とによって、充填材4210で
密封されている。
Pixel portion 400 provided on the substrate 4001
2, the data line driving circuit 4003, and the first and second scanning line driving circuits 4004a and 4004b are provided so as to surround the sealing material 4009. In addition, the pixel portion 4002
, The data line driving circuit 4003, and the sealing material 400 on the first and second scanning line driving circuits 4004a and 4004b.
8 are provided. Therefore, the pixel portion 4002, the data line driver circuit 4003, the first and second scan line driver circuits 4004a and 4004b, the substrate 4001 and the sealant 4009.
And a sealing material 4008, which is sealed with a filling material 4210.

【0208】また基板4001上に設けられた画素部4
002と、データ線駆動回路4003と、第1及び第2
の走査線駆動回路4004a、bとは、複数のTFTを
有している。図26(B)では代表的に、下地膜401
0上に形成された、データ線駆動回路4003に含まれ
るCMOS4201及び画素部4002に含まれる駆動
用TFT(OLEDへの電流を制御するTFT)420
2を図示した。
The pixel portion 4 provided on the substrate 4001
002, the data line driving circuit 4003, the first and second
The scan line driver circuits 4004a and 4004b each include a plurality of TFTs. In FIG. 26B, the base film 401 is typically used.
The CMOS 4201 included in the data line driver circuit 4003 and the driving TFT (TFT that controls the current to the OLED) 420 included in the pixel portion 4002, which are formed on the 0.
2 is illustrated.

【0209】本実施例では、CMOS4201には、本
発明の、電気的に接続された第1の電極と第2の電極を
有するpチャネル型TFTまたはnチャネル型TFTが
用いられ、駆動用TFT4202には、本発明の、電気
的に接続された第1の電極と第2の電極を有するpチャ
ネル型TFTが用いられる。また、画素部4002には
駆動用TFT4202のゲートに接続された保持容量
(図示せず)が設けられる。
In this embodiment, a p-channel TFT or an n-channel TFT having an electrically connected first electrode and a second electrode of the present invention is used for the CMOS 4201, and the driving TFT 4202 is used. Is a p-channel TFT having an electrically connected first electrode and second electrode. Further, the pixel portion 4002 is provided with a storage capacitor (not shown) connected to the gate of the driving TFT 4202.

【0210】CMOS4201及び駆動用TFT420
2上には第3の絶縁膜4301が形成され、その上に駆
動用TFT4202のドレインと電気的に接続する画素
電極(陽極)4203が形成される。画素電極4203
としては仕事関数の大きい透明導電膜が用いられる。透
明導電膜としては、酸化インジウムと酸化スズとの化合
物、酸化インジウムと酸化亜鉛との化合物、酸化亜鉛、
酸化スズまたは酸化インジウムを用いることができる。
また、前記透明導電膜にガリウムを添加したものを用い
ても良い。
CMOS 4201 and driving TFT 420
A third insulating film 4301 is formed on the second electrode 2, and a pixel electrode (anode) 4203 electrically connected to the drain of the driving TFT 4202 is formed thereon. Pixel electrode 4203
For this, a transparent conductive film having a large work function is used. As the transparent conductive film, a compound of indium oxide and tin oxide, a compound of indium oxide and zinc oxide, zinc oxide,
Tin oxide or indium oxide can be used.
Moreover, you may use what added gallium to the said transparent conductive film.

【0211】そして、画素電極4203の上には第4の
絶縁膜4302が形成され、第4の絶縁膜4302は画
素電極4203の上に開口部が形成されている。この開
口部において、画素電極4203の上には有機発光層4
204が形成される。有機発光層4204は公知の有機
発光材料または無機有機発光材料を用いることができ
る。また、有機発光材料には低分子系(モノマー系)材
料と高分子系(ポリマー系)材料があるがどちらを用い
ても良い。
A fourth insulating film 4302 is formed on the pixel electrode 4203, and an opening is formed on the pixel electrode 4203 in the fourth insulating film 4302. In this opening, the organic light emitting layer 4 is formed on the pixel electrode 4203.
204 is formed. As the organic light emitting layer 4204, a known organic light emitting material or an inorganic organic light emitting material can be used. The organic light emitting material includes a low molecular weight (monomer) material and a high molecular weight (polymer) material, and either of them may be used.

【0212】有機発光層4204の形成方法は公知の蒸
着技術もしくは塗布法技術を用いれば良い。また、有機
発光層の構造は正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子
輸送層または電子注入層を自由に組み合わせて積層構造
または単層構造とすれば良い。
As a method of forming the organic light emitting layer 4204, a known vapor deposition technique or coating technique may be used. Further, the structure of the organic light emitting layer may be a laminated structure or a single layer structure by freely combining the hole injection layer, the hole transport layer, the light emitting layer, the electron transport layer or the electron injection layer.

【0213】有機発光層4204の上には遮光性を有す
る導電膜(代表的にはアルミニウム、銅もしくは銀を主
成分とする導電膜またはそれらと他の導電膜との積層
膜)からなる陰極4205が形成される。また、陰極4
205と有機発光層4204の界面に存在する水分や酸
素は極力排除しておくことが望ましい。従って、有機発
光層4204を窒素または希ガス雰囲気で形成し、酸素
や水分に触れさせないまま陰極4205を形成するとい
った工夫が必要である。本実施例ではマルチチャンバー
方式(クラスターツール方式)の成膜装置を用いること
で上述のような成膜を可能とする。そして陰極4205
は所定の電圧が与えられている。
A cathode 4205 made of a conductive film having a light-shielding property (typically, a conductive film containing aluminum, copper or silver as a main component or a laminated film of these and another conductive film) is formed on the organic light emitting layer 4204. Is formed. Also, the cathode 4
It is desirable to exclude water and oxygen existing at the interface between 205 and the organic light emitting layer 4204 as much as possible. Therefore, it is necessary to devise the organic light emitting layer 4204 in a nitrogen or rare gas atmosphere and to form the cathode 4205 without exposing it to oxygen or moisture. In the present embodiment, the above-described film formation is possible by using a multi-chamber type (cluster tool type) film forming apparatus. And the cathode 4205
Is given a predetermined voltage.

【0214】以上のようにして、画素電極(陽極)42
03、有機発光層4204及び陰極4205からなるO
LED4303が形成される。そしてOLED4303
を覆うように、絶縁膜4302上に保護膜4209が形
成されている。保護膜4209は、OLED4303に
酸素や水分等が入り込むのを防ぐのに効果的である。
As described above, the pixel electrode (anode) 42
03, an organic light emitting layer 4204 and a cathode 4205
The LED 4303 is formed. And OLED4303
A protective film 4209 is formed over the insulating film 4302 so as to cover the insulating film 4302. The protective film 4209 is effective in preventing oxygen, moisture, and the like from entering the OLED 4303.

【0215】4005aは電源線に接続された引き回し
配線であり、駆動用TFT4202のソース領域に電気
的に接続されている。引き回し配線4005aはシール
材4009と基板4001との間を通り、異方導電性フ
ィルム4300を介してFPC4006が有するFPC
用配線4301に電気的に接続される。
Reference numeral 4005a is a lead wiring connected to the power supply line, and is electrically connected to the source region of the driving TFT 4202. The lead wiring 4005a passes between the sealing material 4009 and the substrate 4001, and the FPC 4006 has the FPC 4006 with the anisotropic conductive film 4300 interposed therebetween.
It is electrically connected to the wiring 4301.

【0216】シーリング材4008としては、ガラス
材、金属材(代表的にはステンレス材)、セラミックス
材、プラスチック材(プラスチックフィルムも含む)を
用いることができる。プラスチック材としては、FRP
(Fiberglass−Reinforced Pl
astics)板、PVF(ポリビニルフルオライド)
フィルム、マイラーフィルム、ポリエステルフィルムま
たはアクリル樹脂フィルムを用いることができる。ま
た、アルミニウムホイルをPVFフィルムやマイラーフ
ィルムで挟んだ構造のシートを用いることもできる。
As the sealing material 4008, a glass material, a metal material (typically a stainless material), a ceramic material, a plastic material (including a plastic film) can be used. As a plastic material, FRP
(Fiberglass-Reinforced Pl
astics) plate, PVF (polyvinyl fluoride)
A film, mylar film, polyester film or acrylic resin film can be used. Alternatively, a sheet having a structure in which an aluminum foil is sandwiched between PVF films or mylar films can be used.

【0217】但し、OLEDからの光の放射方向がカバ
ー材側に向かう場合にはカバー材は透明でなければなら
ない。その場合には、ガラス板、プラスチック板、ポリ
エステルフィルムまたはアクリルフィルムのような透明
物質を用いる。
However, when the emission direction of light from the OLED is toward the cover material side, the cover material must be transparent. In that case, a transparent material such as a glass plate, a plastic plate, a polyester film or an acrylic film is used.

【0218】また、充填材4210としては窒素やアル
ゴンなどの不活性な気体の他に、紫外線硬化樹脂または
熱硬化樹脂を用いることができ、PVC(ポリビニルク
ロライド)、アクリル、ポリイミド、エポキシ樹脂、シ
リコーン樹脂、PVB(ポリビニルブチラル)またはE
VA(エチレンビニルアセテート)を用いることができ
る。本実施例では充填材として窒素を用いた。
Further, as the filler 4210, in addition to an inert gas such as nitrogen or argon, an ultraviolet curable resin or a thermosetting resin can be used, and PVC (polyvinyl chloride), acrylic, polyimide, epoxy resin, silicone can be used. Resin, PVB (polyvinyl butyral) or E
VA (ethylene vinyl acetate) can be used. In this example, nitrogen was used as the filler.

【0219】また充填材4210を吸湿性物質(好まし
くは酸化バリウム)もしくは酸素を吸着しうる物質にさ
らしておくために、シーリング材4008の基板400
1側の面に凹部4007を設けて吸湿性物質または酸素
を吸着しうる物質4207を配置する。そして、吸湿性
物質または酸素を吸着しうる物質4207が飛び散らな
いように、凹部カバー材4208によって吸湿性物質ま
たは酸素を吸着しうる物質4207は凹部4007に保
持されている。なお凹部カバー材4208は目の細かい
メッシュ状になっており、空気や水分は通し、吸湿性物
質または酸素を吸着しうる物質4207は通さない構成
になっている。吸湿性物質または酸素を吸着しうる物質
4207を設けることで、OLED4303の劣化を抑
制できる。
In order to expose the filler 4210 to a hygroscopic substance (preferably barium oxide) or a substance capable of adsorbing oxygen, the substrate 400 of the sealing material 4008 is used.
A concave portion 4007 is provided on the surface on the first side, and a hygroscopic substance or a substance 4207 capable of adsorbing oxygen is arranged. The hygroscopic substance or the substance 4207 capable of adsorbing oxygen is held by the recessed cover material 4208 in the recess 4007 so that the hygroscopic substance or the substance 4207 capable of adsorbing oxygen does not scatter. Note that the recess cover material 4208 has a fine mesh shape and has a structure in which air and moisture can pass through and a hygroscopic substance or a substance that can adsorb oxygen 4207 cannot pass through. By providing the hygroscopic substance or the substance 4207 capable of adsorbing oxygen, deterioration of the OLED 4303 can be suppressed.

【0220】図26(C)に示すように、画素電極42
03が形成されると同時に、引き回し配線4005a上
に接するように導電性膜4203aが形成される。
As shown in FIG. 26C, the pixel electrode 42
At the same time that 03 is formed, a conductive film 4203a is formed so as to be in contact with the lead wiring 4005a.

【0221】また、異方導電性フィルム4300は導電
性フィラー4300aを有している。基板4001とF
PC4006とを熱圧着することで、基板4001上の
導電性膜4203aとFPC4006上のFPC用配線
4301とが、導電性フィラー4300aによって電気
的に接続される。
The anisotropic conductive film 4300 has a conductive filler 4300a. Substrate 4001 and F
By thermocompression bonding with PC 4006, the conductive film 4203a on the substrate 4001 and the FPC wiring 4301 on the FPC 4006 are electrically connected by the conductive filler 4300a.

【0222】本実施例は、実施例1、2、3、6または
7と自由に組み合わせて実施することが可能である。
This embodiment can be implemented by being freely combined with Embodiment 1, 2, 3, 6 or 7.

【0223】(実施例9)本発明の半導体装置は、様々
な電子機器に用いることができる。
(Embodiment 9) The semiconductor device of the present invention can be used in various electronic devices.

【0224】本発明を用いた電子機器として、ビデオカ
メラ、デジタルカメラ、ゴーグル型ディスプレイ(ヘッ
ドマウントディスプレイ)、ナビゲーションシステム、
音響再生装置(カーオーディオ、オーディオコンポ
等)、ノート型パーソナルコンピュータ、ゲーム機器、
携帯情報端末(モバイルコンピュータ、携帯電話、携帯
型ゲーム機または電子書籍等)、記録媒体を備えた画像
再生装置(具体的にはデジタルビデオディスク(DV
D)等の記録媒体を再生し、その画像を表示しうるディ
スプレイを備えた装置)などが挙げられる。それら電子
機器の具体例を図27に示す。
Electronic equipment using the present invention include video cameras, digital cameras, goggle type displays (head mount displays), navigation systems,
Sound reproduction devices (car audio, audio components, etc.), notebook personal computers, game machines,
A portable information terminal (a mobile computer, a mobile phone, a portable game machine, an electronic book, or the like), an image reproducing device provided with a recording medium (specifically, a digital video disc (DV)
D) and other recording media, and a device equipped with a display capable of displaying the image). Specific examples of these electronic devices are shown in FIGS.

【0225】図27(A)は表示装置であり、筐体20
01、支持台2002、表示部2003、スピーカー部
2004、ビデオ入力端子2005等を含む。本発明を
表示部2003及びその他回路に用いることで、本発明
の表示装置が完成する。表示装置は、パソコン用、TV
放送受信用、広告表示用などの全ての情報表示用表示装
置が含まれる。
FIG. 27A shows a display device, which is a housing 20.
01, support base 2002, display unit 2003, speaker unit 2004, video input terminal 2005 and the like. The display device of the present invention is completed by using the present invention for the display portion 2003 and other circuits. Display device is for PC, TV
It includes all display devices for displaying information such as broadcast reception and advertisement display.

【0226】図27(B)はデジタルスチルカメラであ
り、本体2101、表示部2102、受像部2103、
操作キー2104、外部接続ポート2105、シャッタ
ー2106等を含む。本発明を表示部2102及びその
他回路に用いることで、本発明のデジタルスチルカメラ
が完成する。
FIG. 27B shows a digital still camera including a main body 2101, a display portion 2102, an image receiving portion 2103,
An operation key 2104, an external connection port 2105, a shutter 2106 and the like are included. The digital still camera of the present invention is completed by using the present invention in the display portion 2102 and other circuits.

【0227】図27(C)はノート型パーソナルコンピ
ュータであり、本体2201、筐体2202、表示部2
203、キーボード2204、外部接続ポート220
5、ポインティングマウス2206等を含む。本発明を
表示部2203及びその他回路に用いることで、本発明
のノート型パーソナルコンピュータが完成する。
FIG. 27C shows a laptop personal computer, which has a main body 2201, a housing 2202, and a display section 2.
203, keyboard 2204, external connection port 220
5, including a pointing mouse 2206 and the like. The notebook personal computer of the present invention is completed by using the present invention for the display portion 2203 and other circuits.

【0228】図27(D)はモバイルコンピュータであ
り、本体2301、表示部2302、スイッチ230
3、操作キー2304、赤外線ポート2305等を含
む。本発明を表示部2302及びその他回路に用いるこ
とで、本発明のモバイルコンピュータが完成する。
FIG. 27D shows a mobile computer, which has a main body 2301, a display portion 2302, and a switch 230.
3, an operation key 2304, an infrared port 2305 and the like. The mobile computer of the present invention is completed by applying the present invention to the display portion 2302 and other circuits.

【0229】図27(E)は記録媒体を備えた携帯型の
画像再生装置(具体的にはDVD再生装置)であり、本
体2401、筐体2402、表示部A2403、表示部
B2404、記録媒体(DVD等)読み込み部240
5、操作キー2406、スピーカー部2407等を含
む。表示部A2403は主として画像情報を表示し、表
示部B2404は主として文字情報を表示する。本発明
を表示部A、B2403、2404及びその他回路に用
いることで、本発明の画像再生装置が完成する。なお、
記録媒体を備えた画像再生装置には家庭用ゲーム機器な
ども含まれる。
FIG. 27E shows a portable image reproducing device (specifically, a DVD reproducing device) provided with a recording medium, which includes a main body 2401, a casing 2402, a display portion A2403, a display portion B2404, a recording medium ( DVD, etc.) reading unit 240
5, an operation key 2406, a speaker portion 2407, and the like. The display unit A2403 mainly displays image information, and the display unit B2404 mainly displays character information. The image reproducing apparatus of the present invention is completed by using the present invention in the display portions A, B 2403, 2404 and other circuits. In addition,
The image reproducing device provided with the recording medium includes a home game machine and the like.

【0230】図27(F)はゴーグル型ディスプレイ
(ヘッドマウントディスプレイ)であり、本体250
1、表示部2502、アーム部2503を含む。本発明
を表示部2502及びその他回路に用いることで、本発
明のゴーグル型ディスプレイが完成する。
FIG. 27F shows a goggle type display (head mounted display), which is a main body 250.
1, a display portion 2502 and an arm portion 2503 are included. By using the present invention in the display portion 2502 and other circuits, the goggle type display of the present invention is completed.

【0231】図27(G)はビデオカメラであり、本体
2601、表示部2602、筐体2603、外部接続ポ
ート2604、リモコン受信部2605、受像部260
6、バッテリー2607、音声入力部2608、操作キ
ー2609等を含む。本発明を表示部2602及びその
他回路に用いることで、本発明のビデオカメラが完成す
る。
FIG. 27G shows a video camera, which has a main body 2601, a display portion 2602, a housing 2603, an external connection port 2604, a remote control receiving portion 2605, and an image receiving portion 260.
6, a battery 2607, a voice input unit 2608, operation keys 2609, and the like. The video camera of the present invention is completed by using the present invention in the display portion 2602 and other circuits.

【0232】ここで図27(H)は携帯電話であり、本
体2701、筐体2702、表示部2703、音声入力
部2704、音声出力部2705、操作キー2706、
外部接続ポート2707、アンテナ2708等を含む。
本発明を表示部2703及びその他回路に用いること
で、本発明の携帯電話が完成する。
[0232] Here, FIG. 27H shows a mobile phone, which includes a main body 2701, a housing 2702, a display portion 2703, a voice input portion 2704, a voice output portion 2705, operation keys 2706,
An external connection port 2707, an antenna 2708, and the like are included.
The mobile phone of the present invention is completed by using the present invention for the display portion 2703 and other circuits.

【0233】以上の様に、本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用いることが可能であ
る。また、本実施例は、実施例1〜8と自由に組み合わ
せて実施することが可能である。
As described above, the applicable range of the present invention is extremely wide, and the present invention can be applied to electronic devices in all fields. In addition, this embodiment can be implemented by freely combining with Embodiments 1 to 8.

【0234】(実施例10)本実施例では、本発明のT
FTにおいて、第1の電極と第2の電極とを電気的に接
続した場合の、TFTの特性について説明する。
Example 10 In this example, the T of the present invention was used.
In the FT, the characteristics of the TFT when the first electrode and the second electrode are electrically connected will be described.

【0235】図28(A)に、本発明の第1の電極と第
2の電極とを電気的に接続したTFTの断面図を示す。
また比較のため、電極を1つだけ有するTFTの断面図
を図28(B)に示す。また、図28(A)、図28
(B)に示したTFTにおける、シミュレーションによ
って求めたゲート電圧とドレイン電流の関係を図29に
示す。
FIG. 28A shows a sectional view of a TFT in which the first electrode and the second electrode of the present invention are electrically connected.
For comparison, a cross-sectional view of a TFT having only one electrode is shown in FIG. In addition, FIG.
FIG. 29 shows the relationship between the gate voltage and the drain current obtained by simulation in the TFT shown in FIG.

【0236】図28(A)に示したTFTは、第1の電
極2801と、第1の電極2801に接する第1の絶縁
膜2802と、第1の絶縁膜2802に接する半導体膜
2808と、半導体膜2808に接する第2の絶縁膜2
806と、第2の絶縁膜に接する第2の電極2807を
有している。半導体膜2808は、チャネル形成領域2
803と、チャネル形成領域2803に接する第1の不
純物領域2804と、第1の不純物領域2804に接す
る第2の不純物領域2805を有している。
The TFT shown in FIG. 28A has a first electrode 2801, a first insulating film 2802 in contact with the first electrode 2801, a semiconductor film 2808 in contact with the first insulating film 2802, and a semiconductor The second insulating film 2 in contact with the film 2808
806 and a second electrode 2807 which is in contact with the second insulating film. The semiconductor film 2808 is provided in the channel formation region 2
803, a first impurity region 2804 in contact with the channel formation region 2803, and a second impurity region 2805 in contact with the first impurity region 2804.

【0237】第1の電極2801と第2の電極2807
は、チャネル形成領域2803を間に挟んで重なり合っ
ている。そして、第1の電極2801と第2の電極28
07には同じ電圧が印加されている。
[0237] The first electrode 2801 and the second electrode 2807
Overlap with each other with the channel formation region 2803 sandwiched therebetween. Then, the first electrode 2801 and the second electrode 28
The same voltage is applied to 07.

【0238】第1の絶縁膜2802及び第2の絶縁膜2
806は酸化珪素で形成されている。また第1の電極、
第2の電極2807はAlで形成されている。チャネル
長は7μm、チャネル幅は4μm、第1のゲート電極と
チャネル形成領域が重なっている部分における第1の絶
縁膜の厚さは110μm、第2のゲート電極とチャネル
形成領域が重なっている部分における第2の絶縁膜の厚
さは110μmである。またチャネル形成領域の厚さは
50nmであり、チャネル長方向における第1の不純物
領域の長さは1.5μmである。
The first insulating film 2802 and the second insulating film 2
806 is formed of silicon oxide. Also the first electrode,
The second electrode 2807 is made of Al. The channel length is 7 μm, the channel width is 4 μm, the thickness of the first insulating film at the portion where the first gate electrode and the channel forming region overlap is 110 μm, and the portion where the second gate electrode and the channel forming region overlap. The second insulating film has a thickness of 110 μm. The thickness of the channel formation region is 50 nm, and the length of the first impurity region in the channel length direction is 1.5 μm.

【0239】そして、チャネル形成領域2803には1
×1017/cm3のp型を付与する不純物がドープされ
ており、第1の不純物領域には3×1017/cm3のn
型を付与する不純物がドープされており、第2の不純物
領域には5×1019/cm3のn型を付与する不純物が
ドープされている。
Then, 1 is formed in the channel formation region 2803.
An impurity imparting p-type of × 10 17 / cm 3 is doped, and the first impurity region has an n of 3 × 10 17 / cm 3 .
The impurity imparting type is doped, and the second impurity region is doped with the impurity imparting n-type of 5 × 10 19 / cm 3 .

【0240】図28(B)に示したTFTは、第1の絶
縁膜2902と、第1の絶縁膜2902に接する第2の
絶縁膜2906と、第2の絶縁膜に接する第2の電極2
907を有している。半導体膜2908は、チャネル形
成領域2903と、チャネル形成領域2903に接する
第1の不純物領域2904と、第1の不純物領域290
4に接する第2の不純物領域2905を有している。
The TFT shown in FIG. 28B has a first insulating film 2902, a second insulating film 2906 in contact with the first insulating film 2902, and a second electrode 2 in contact with the second insulating film.
907. The semiconductor film 2908 includes a channel formation region 2903, a first impurity region 2904 in contact with the channel formation region 2903, and a first impurity region 290.
4 has a second impurity region 2905 which is in contact with 4.

【0241】第2の電極2907は、チャネル形成領域
2903と重なっている。
The second electrode 2907 overlaps with the channel formation region 2903.

【0242】第1の絶縁膜2902及び第2の絶縁膜2
906は酸化珪素で形成されている。また第2の電極2
907はAlで形成されている。チャネル長は7μm、
チャネル幅は4μm、第2のゲート電極とチャネル形成
領域が重なっている部分における第2の絶縁膜の厚さは
110μmである。またチャネル形成領域の厚さは50
nmであり、チャネル長方向における第1の不純物領域
の長さは1.5μmである。
First insulating film 2902 and second insulating film 2
906 is formed of silicon oxide. The second electrode 2
907 is formed of Al. Channel length is 7 μm,
The channel width is 4 μm, and the thickness of the second insulating film in the portion where the second gate electrode and the channel formation region overlap is 110 μm. The thickness of the channel formation region is 50
nm, and the length of the first impurity region in the channel length direction is 1.5 μm.

【0243】そして、チャネル形成領域2903には1
×1017/cm3のp型を付与する不純物がドープされ
ており、第1の不純物領域には3×1017/cm3のn
型を付与する不純物がドープされており、第2の不純物
領域には5×1019/cm3のn型を付与する不純物が
ドープされている。
Then, 1 is formed in the channel formation region 2903.
An impurity imparting p-type of × 10 17 / cm 3 is doped, and the first impurity region has an n of 3 × 10 17 / cm 3 .
The impurity imparting type is doped, and the second impurity region is doped with the impurity imparting n-type of 5 × 10 19 / cm 3 .

【0244】図29は、横軸がゲート電圧を意味してお
り、縦軸がドレイン電流を意味している。図28(A)
のTFTのゲート電圧に対するドレイン電流の値を実線
で示し、図28(B)のTFTのゲート電圧に対するド
レイン電流の値を破線で示した。
In FIG. 29, the horizontal axis represents the gate voltage and the vertical axis represents the drain current. FIG. 28 (A)
The value of drain current with respect to the gate voltage of the TFT of No. 2 is shown by a solid line, and the value of drain current with respect to the gate voltage of the TFT of FIG.

【0245】図29から、図28(A)においてTFT
の移動度139cm2/V・s、S値0.118V/d
ecが得られた。また、図28(B)においてTFTの
移動度86.3cm2/V・s、S値0.160V/d
ecが得られた。このことから、第1の電極と第2の電
極を設け、第2つの電極を電気的に接続した場合、電極
を1つしか設けない場合に比べて移動度が高くなり、S
値が小さくなる。
From FIG. 29 to FIG. 28A, the TFT
Mobility of 139 cm 2 / V · s, S value of 0.118 V / d
ec was obtained. Further, in FIG. 28B, the TFT mobility is 86.3 cm 2 / V · s and the S value is 0.160 V / d.
ec was obtained. From this, when the first electrode and the second electrode are provided and the second electrode is electrically connected, the mobility is higher than that when only one electrode is provided, and S
The value becomes smaller.

【0246】(実施例11)本実施例では、実施例1と
は異なる方法で半導体膜を作製する例について説明す
る。
(Embodiment 11) In this embodiment, an example of manufacturing a semiconductor film by a method different from that of Embodiment 1 will be described.

【0247】図30(A)において、600は絶縁表面
を有する基板である。図30(A)において、基板60
0はガラス基板、石英基板、セラミック基板などを用い
ることができる。また、シリコン基板、金属基板または
ステンレス基板の表面に絶縁膜を形成したものを用いて
も良い。また、本工程の処理温度に耐えうる耐熱性を有
するプラスチック基板を用いてもよい。
In FIG. 30A, reference numeral 600 is a substrate having an insulating surface. In FIG. 30A, the substrate 60
For 0, a glass substrate, a quartz substrate, a ceramic substrate, or the like can be used. Alternatively, a silicon substrate, a metal substrate, or a stainless steel substrate having an insulating film formed on its surface may be used. Alternatively, a plastic substrate having heat resistance that can withstand the processing temperature of this step may be used.

【0248】まず、図30(A)に示すように、基板6
00上に、第1の電極602a、602bが形成されて
いる。第1の電極602a、602bは導電性を有する
物質で形成されていれば良い。代表的には、アルミニウ
ム(Al)、タングステン(W)、モリブデン(M
o)、タンタル(Ta)、チタン(Ti)から選ばれた
一種または複数種からなる合金又は化合物で形成するこ
とができる。また何層かの導電性の膜を積層したもの
を、第1の電極として用いても良い。
First, as shown in FIG. 30A, the substrate 6
00, the first electrodes 602a and 602b are formed. The first electrodes 602a and 602b may be formed of a conductive material. Typically, aluminum (Al), tungsten (W), molybdenum (M
o), tantalum (Ta), titanium (Ti), or an alloy or compound composed of one or more selected from them. Alternatively, a stack of several conductive films may be used as the first electrode.

【0249】そして、第1の電極602a、602bを
覆って、絶縁表面上に第1の絶縁膜601が形成されて
いる。第1の絶縁膜601は、酸化シリコン膜、窒化シ
リコン膜または酸化窒化シリコン膜(SiOxy)等で
形成する。代表的な一例は第1の絶縁膜601として2
層構造から成り、SiH4、NH3、及びN2Oを反応ガ
スとして成膜される第1酸化窒化シリコン膜を50〜1
00nm、SiH4、及びN2Oを反応ガスとして成膜さ
れる第2酸化窒化シリコン膜を100〜150nmの厚
さに積層形成する構造が採用される。また、第1の絶縁
膜601の一層として膜厚10nm以下の窒化シリコン
膜(SiN膜)、或いは第2酸化窒化シリコン膜(Si
xy膜(X≫Y))を用いることが好ましい。ゲッタ
リングの際、ニッケルは酸素濃度の高い領域に移動しや
すい傾向があるため、半導体膜と接する第1の絶縁膜を
窒化シリコン膜とすることは極めて有効である。また、
第1酸化窒化シリコン膜、第2酸化窒化シリコン膜、窒
化シリコン膜とを順次積層した3層構造を用いてもよ
い。
Then, a first insulating film 601 is formed on the insulating surface so as to cover the first electrodes 602a and 602b. The first insulating film 601 is formed of a silicon oxide film, a silicon nitride film, a silicon oxynitride film (SiO x N y ), or the like. A typical example is 2 as the first insulating film 601.
The first silicon oxynitride film, which has a layered structure and is formed by using SiH 4 , NH 3 , and N 2 O as reaction gases, has a thickness of 50 to 1
A structure is employed in which a second silicon oxynitride film formed by using 00 nm, SiH 4 , and N 2 O as reaction gases is laminated to a thickness of 100 to 150 nm. Further, as a layer of the first insulating film 601, a silicon nitride film (SiN film) having a film thickness of 10 nm or less, or a second silicon oxynitride film (Si
It is preferable to use an N x O y film (X >> Y). At the time of gettering, nickel tends to move to a region having a high oxygen concentration. Therefore, it is extremely effective to use a silicon nitride film as the first insulating film which is in contact with the semiconductor film. Also,
A three-layer structure in which a first silicon oxynitride film, a second silicon oxynitride film, and a silicon nitride film are sequentially stacked may be used.

【0250】次いで、第1の絶縁膜上に非晶質構造を有
する第1の半導体層603を形成する。第1の半導体層
603は、シリコンを主成分とする半導体材料を用い
る。代表的には、非晶質シリコン膜又は非晶質シリコン
ゲルマニウム膜などが適用され、プラズマCVD法や減
圧CVD法、或いはスパッタ法で10〜100nmの厚さ
に形成する。後の結晶化で良質な結晶構造を有する半導
体層を得るためには、非晶質構造を有する第1の半導体
層603の膜中に含まれる酸素、窒素などの不純物濃度
を5×1018/cm3(二次イオン質量分析法(SIMS)
にて測定した原子濃度)以下に低減させておくと良い。
これらの不純物は後の結晶化を妨害する要因となり、ま
た、結晶化後においても捕獲中心や再結合中心の密度を
増加させる要因となる。そのために、高純度の材料ガス
を用いることはもとより、反応室内の鏡面処理(電界研
磨処理)やオイルフリーの真空排気系を備えた超高真空
対応のCVD装置を用いることが望ましい。
Next, a first semiconductor layer 603 having an amorphous structure is formed on the first insulating film. For the first semiconductor layer 603, a semiconductor material containing silicon as its main component is used. Typically, an amorphous silicon film, an amorphous silicon germanium film, or the like is applied and is formed with a thickness of 10 to 100 nm by a plasma CVD method, a low pressure CVD method, or a sputtering method. In order to obtain a semiconductor layer having a high-quality crystal structure by the subsequent crystallization, the concentration of impurities such as oxygen and nitrogen contained in the film of the first semiconductor layer 603 having an amorphous structure is 5 × 10 18 / cm 3 (Secondary ion mass spectrometry (SIMS)
It is recommended to reduce the atomic concentration to less than or equal to (atomic concentration measured in).
These impurities become a factor that hinders later crystallization, and also becomes a factor that increases the density of trap centers and recombination centers even after crystallization. For this reason, it is desirable to use not only a high-purity material gas but also a CVD apparatus for mirror surface treatment (electrolytic polishing treatment) in the reaction chamber and an ultra-high vacuum compatible system equipped with an oil-free vacuum exhaust system.

【0251】次いで、図30(B)に示すように、レー
ザー結晶化法で半導体層603を結晶化し、結晶性を有
する第2の半導体層605を生成する。ここでは、脱水
素化のための熱処理(450℃、1時間)の後、レーザ
ー結晶化法で半導体層603を結晶化した。なお、レー
ザーの照射は、大気または酸素雰囲気で行なった。パル
ス発振型または連続発光型の波長400nm以下のエキシ
マレーザーや、YAGレーザーを用いることができる。
また、エキシマレーザー光に代えて紫外光ランプから発
する光を用いてもよい。これらのレーザーを用いる場合
には、レーザー発振器から放射されたレーザー光を光学
系で線状に集光し半導体層に照射する方法を用いると良
い。結晶化の条件は実施者が適宣選択するものである
が、エキシマレーザーを用いる場合はパルス発振周波数
300Hzとし、レーザーエネルギー密度を100〜4
00mJ/cm2(代表的には200〜300mJ/cm
2)とする。また、YAGレーザーを用いる場合にはその
第2高調波、第3高調波を用い、パルス発振周波数30
〜300kHzとし、レーザーエネルギー密度を300
〜600mJ/cm2(代表的には350〜500mJ/
cm2)とすると良い。そして幅100〜1000μm、
例えば400μmで線状に集光したレーザー光を基板全
面に渡って照射し、この時の線状レーザー光の重ね合わ
せ率(オーバーラップ率)を50〜90%として行えば
よい。
Next, as shown in FIG. 30B, the semiconductor layer 603 is crystallized by a laser crystallization method to form a second semiconductor layer 605 having crystallinity. Here, after heat treatment for dehydrogenation (450 ° C., 1 hour), the semiconductor layer 603 was crystallized by a laser crystallization method. The laser irradiation was performed in the air or an oxygen atmosphere. A pulse oscillation type or continuous emission type excimer laser having a wavelength of 400 nm or less, or a YAG laser can be used.
Further, light emitted from an ultraviolet lamp may be used instead of the excimer laser light. When these lasers are used, it is preferable to use a method in which laser light emitted from a laser oscillator is linearly condensed by an optical system and irradiated onto the semiconductor layer. The crystallization conditions are appropriately selected by the practitioner, but when an excimer laser is used, the pulse oscillation frequency is 300 Hz and the laser energy density is 100 to 4
00 mJ / cm 2 (typically 200-300 mJ / cm
2 ) When the YAG laser is used, the second harmonic wave and the third harmonic wave thereof are used, and the pulse oscillation frequency 30
~ 300 kHz, laser energy density 300
~ 600 mJ / cm 2 (typically 350-500 mJ /
cm 2 ) is good. And a width of 100 to 1000 μm,
For example, a laser beam converged linearly at 400 μm may be irradiated over the entire surface of the substrate, and the overlapping ratio (overlap ratio) of the linear laser lights at this time may be set to 50 to 90%.

【0252】レーザー光(第1のレーザー光)を照射し
た場合、第2の半導体層の表面に凹凸が形成されるとと
もに薄い酸化膜606が形成される。(図30(B))
When laser light (first laser light) is applied, unevenness is formed on the surface of the second semiconductor layer and a thin oxide film 606 is formed. (Figure 30 (B))

【0253】次いで、酸化膜606を、フッ酸を含むエ
ッチャントにより除去する。
Next, the oxide film 606 is removed by an etchant containing hydrofluoric acid.

【0254】次いで、結晶構造を有する第2の半導体層
に対してレーザー光(第2のレーザー光)を窒素雰囲気
または真空で照射する。レーザー光(第2のレーザー
光)を照射した場合、第1のレーザー光の照射により形
成された凹凸の高低差(P―V値:Peak to Valley、高
さの最大値と最小値の差分)が低減、即ち、平坦化さ
れ、第3の半導体層607が形成される。(図30
(C))ここで、凹凸のP―V値は、AFM(原子間力
顕微鏡)により観察すればよい。具体的には、第1のレ
ーザー光の照射により形成された凹凸のP―V値が10
nm〜30nm程度であった表面は、第2のレーザー光
の照射により表面における凹凸のP―V値を5nm以下
とすることができる。このレーザー光(第2のレーザー
光)には波長400nm以下のエキシマレーザー光や、Y
AGレーザーの第2高調波、第3高調波を用いる。ま
た、エキシマレーザー光に代えて紫外光ランプから発す
る光を用いてもよい。
Next, the second semiconductor layer having a crystal structure is irradiated with laser light (second laser light) in a nitrogen atmosphere or vacuum. When the laser light (second laser light) is applied, the height difference of the unevenness formed by the irradiation of the first laser light (PV value: Peak to Valley, the difference between the maximum value and the minimum value of the height) Is reduced, that is, flattened, and the third semiconductor layer 607 is formed. (Fig. 30
(C)) Here, the PV value of the unevenness may be observed by an AFM (atomic force microscope). Specifically, the PV value of the unevenness formed by the irradiation of the first laser light is 10
A surface having a size of about 30 nm to 30 nm can have a PV value of unevenness of 5 nm or less by the irradiation of the second laser beam. This laser light (second laser light) is an excimer laser light with a wavelength of 400 nm or less, or Y
The second and third harmonics of the AG laser are used. Further, light emitted from an ultraviolet lamp may be used instead of the excimer laser light.

【0255】第2のレーザー光のエネルギー密度は、第
1のレーザー光のエネルギー密度より大きくし、好まし
くは30〜60mJ/cm2大きくする。ただし、第2
のレーザー光のエネルギー密度が第1のレーザー光のエ
ネルギー密度よりも90mJ/cm2以上大きいエネル
ギー密度だと、表面の粗さが増大し、さらに結晶性の低
下、或いは微結晶化してしまい、特性が悪化する傾向が
見られる。
The energy density of the second laser light is made higher than that of the first laser light, preferably 30 to 60 mJ / cm 2 . However, the second
If the energy density of the laser light is higher than that of the first laser light by 90 mJ / cm 2 or more, the surface roughness will increase, and the crystallinity will be further lowered or microcrystallized. Is becoming worse.

【0256】なお、第2のレーザー光の照射は、第1の
レーザー光のエネルギー密度よりも高いが、照射前後で
結晶性はほとんど変化しない。また、粒径などの結晶状
態もほとんど変化しない。即ち、この第2のレーザー光
の照射では平坦化のみが行われていると思われる。
The irradiation of the second laser light is higher than the energy density of the first laser light, but the crystallinity hardly changes before and after the irradiation. In addition, the crystal state such as grain size hardly changes. That is, it is considered that only flattening is performed by the irradiation of the second laser light.

【0257】結晶構造を有する半導体層が第2のレーザ
ー光の照射により平坦化されたメリットは非常に大き
い。例えば、平坦性が向上したことによって、後に形成
されるゲート絶縁膜として用いる第2の絶縁膜を薄くす
ることが可能となり、TFTの移動度を向上させること
ができる。また、平坦性が向上したことによって、TF
Tを作製した場合、オフ電流を低減することができる。
[0257] The semiconductor layer having a crystal structure is flattened by the irradiation with the second laser light, which is very advantageous. For example, the improved flatness makes it possible to reduce the thickness of the second insulating film used as a gate insulating film to be formed later and improve the mobility of the TFT. In addition, since the flatness is improved, TF
When T is manufactured, off current can be reduced.

【0258】次いで、第3の半導体層607を公知のパ
ターニング技術を用いて所望の形状の半導体膜を形成す
る。
Next, a semiconductor film having a desired shape is formed on the third semiconductor layer 607 by using a known patterning technique.

【0259】本実施例は、実施例1〜実施例10と自由
に組み合わせて実施することが可能である。
This embodiment can be implemented by freely combining with Embodiments 1 to 10.

【0260】(実施例12)本実施例では、本発明の半
導体装置の1つである発光装置の画素の、実施例1とは
異なる構成について説明する。
(Embodiment 12) In this embodiment, a configuration of a pixel of a light emitting device which is one of the semiconductor devices of the present invention, which is different from that of Embodiment 1, will be described.

【0261】図32に本実施例の発光装置の画素の上面
図を示す。
FIG. 32 shows a top view of a pixel of the light emitting device of this embodiment.

【0262】901はnチャネル型TFTであり、90
2はpチャネル型TFTである。また、903はソース
配線、904は電源線、905はゲート配線、906は
コモン配線、911は容量用の半導体膜である。
Reference numeral 901 denotes an n-channel TFT,
2 is a p-channel TFT. Further, 903 is a source wiring, 904 is a power supply line, 905 is a gate wiring, 906 is a common wiring, and 911 is a semiconductor film for capacitance.

【0263】本実施例では電源線904と、ゲート配線
905とが、同じ導電膜から同時に形成されている。言
いかえると、電源線904と、ゲート配線905とが同
じ層に形成されている。そして隣り合う画素が有するゲ
ート配線905どうしは、コモン配線906と同じ層に
形成された接続配線907を介して接続されている。
In this embodiment, the power supply line 904 and the gate wiring 905 are simultaneously formed from the same conductive film. In other words, the power supply line 904 and the gate wiring 905 are formed in the same layer. The gate wirings 905 included in the adjacent pixels are connected to each other through the connection wiring 907 formed in the same layer as the common wiring 906.

【0264】ゲート配線905の一部は、nチャネル型
TFT901の第2の電極として機能している。また、
コモン配線906の一部は、nチャネル型TFT901
の第1の電極として機能している。またnチャネル型T
FT901のソース領域とドレイン領域は、一方はソー
ス配線903に、もう一方はソース配線903と同じ層
に形成された接続配線908を介してpチャネル型TF
T902の第1の電極909及び第2の電極910に接
続されている。
A part of the gate wiring 905 functions as the second electrode of the n-channel TFT 901. Also,
Part of the common wiring 906 is an n-channel TFT 901.
Functioning as the first electrode of. N channel type T
One of a source region and a drain region of the FT 901 is a source wiring 903, and the other is a p-channel TF via a connection wiring 908 formed in the same layer as the source wiring 903.
It is connected to the first electrode 909 and the second electrode 910 of T902.

【0265】pチャネル型TFT902のソース領域と
ドレイン領域は、一方はソース配線903と同じ層に形
成された接続配線912を介して電源線904に、もう
一方は、ソース配線903と同じ層に形成された接続配
線913を間に介して、画素電極914に接続されてい
る。
One of the source region and the drain region of the p-channel TFT 902 is formed in the power supply line 904 through the connection wiring 912 which is formed in the same layer as the source wiring 903, and the other is formed in the same layer as the source wiring 903. It is connected to the pixel electrode 914 through the connected connection wire 913.

【0266】第1の電極909は、第1の絶縁膜(図示
せず)を間に挟んで、容量用の配線911と重なってい
る。また容量用の配線911は、電源線904と接続さ
れている。
The first electrode 909 overlaps with the capacitor wiring 911 with a first insulating film (not shown) interposed therebetween. The capacitor wiring 911 is connected to the power supply line 904.

【0267】本実施例では、ソース配線と電源線を異な
る層に形成したことで、重ね合わせることができ、その
結果開口率を上げることができる。なお、本発明はこの
構成に限定されず、電源線をソース配線よりも上の層で
形成しても良い。また、ソース配線または電源線のいず
れか一方を、コモン配線と同じ層に形成しても良い。
In this embodiment, since the source wiring and the power supply line are formed in different layers, they can be overlapped with each other, and as a result, the aperture ratio can be increased. Note that the present invention is not limited to this structure, and the power supply line may be formed in a layer above the source wiring. Further, either the source wiring or the power supply wiring may be formed in the same layer as the common wiring.

【0268】本実施例では、同じ画素内のTFTでも、
スイッチング素子として用いるTFT(本実施例の場合
nチャネル型TFT901)は、第1の電極にコモン電
圧を印加している。第1の電極にコモン電圧を印加する
ことで、電極が1つの場合に比べて閾値のばらつきを抑
えることができ、なおかつオフ電流を抑えることができ
る。
In this embodiment, even TFTs in the same pixel,
A common voltage is applied to the first electrode of the TFT (n-channel TFT 901 in this embodiment) used as a switching element. By applying the common voltage to the first electrode, it is possible to suppress the variation in the threshold and to suppress the off-current as compared with the case where the number of the electrodes is one.

【0269】また、スイッチング素子として用いるTF
Tよりも大きな電流を流すTFT(本実施例の場合pチ
ャネル型TFT902)は、第1の電極と第2の電極と
を電気的に接続している。第1の電極と第2の電極に同
じ電圧を印加することで、実質的に半導体膜の膜厚を薄
くしたのと同じように空乏層が早く広がるので、サブス
レッショルド係数を小さくすることができ、さらに電界
効果移動度を向上させることができる。したがって、電
極が1つの場合に比べてオン電流を大きくすることがで
きる。よって、この構造のTFTを駆動回路に使用する
ことにより、駆動電圧を低下させることができる。ま
た、オン電流を大きくすることができるので、TFTの
サイズ(特にチャネル幅)を小さくすることができる。
そのため集積密度を向上させることができる。
TF used as a switching element
In a TFT (p-channel TFT 902 in this embodiment) that allows a current larger than T to flow, the first electrode and the second electrode are electrically connected. By applying the same voltage to the first electrode and the second electrode, the depletion layer spreads quickly in the same manner as when the semiconductor film is made thinner, so that the subthreshold coefficient can be made smaller. Further, the field effect mobility can be further improved. Therefore, the on-current can be increased as compared with the case where the number of electrodes is one. Therefore, by using the TFT having this structure in the drive circuit, the drive voltage can be lowered. Further, since the on-current can be increased, the size of the TFT (particularly the channel width) can be reduced.
Therefore, the integration density can be improved.

【0270】(実施例13)本実施例では、本発明の半
導体装置が有する薄膜トランジスタの一実施例につい
て、図33を用いて説明する。
(Embodiment 13) In this embodiment, an embodiment of a thin film transistor included in the semiconductor device of the present invention will be described with reference to FIG.

【0271】図33に本実施例の薄膜トランジスタの断
面図を示す。図33に示した薄膜トランジスタは、第1
の電極3001と、第1の電極3001に接する第1の
絶縁膜3002と、第1の絶縁膜3002に接する半導
体膜3008と、半導体膜3008に接する第2の絶縁
膜3006と、第2の絶縁膜に接する第2の電極300
7を有している。半導体膜3008は、チャネル形成領
域3003と、チャネル形成領域3003に接する第1
の不純物領域3004と、第1の不純物領域3004に
接する第2の不純物領域3005を有している。
FIG. 33 is a sectional view of the thin film transistor of this example. The thin film transistor shown in FIG.
Electrode 3001, a first insulating film 3002 in contact with the first electrode 3001, a semiconductor film 3008 in contact with the first insulating film 3002, a second insulating film 3006 in contact with the semiconductor film 3008, and a second insulating film Second electrode 300 in contact with the membrane
Have 7. The semiconductor film 3008 includes a channel formation region 3003 and a first formation region which is in contact with the channel formation region 3003.
Impurity region 3004 and a second impurity region 3005 in contact with the first impurity region 3004.

【0272】第1の不純物領域3004に添加されてい
る一導電型の不純物の濃度は、第2の不純物領域300
5に添加されている一導電型の不純物の濃度よりも低
い。
The concentration of one conductivity type impurity added to the first impurity region 3004 is the same as that of the second impurity region 300.
The concentration is lower than the concentration of one conductivity type impurity added to No. 5.

【0273】第1の電極3001と第2の電極3007
は、チャネル形成領域3003を間に挟んで重なり合っ
ている。そして、第1の電極3001と第2の電極30
07には同じ電圧が印加されている。
[0273] The first electrode 3001 and the second electrode 3007
Overlap with each other with the channel formation region 3003 interposed therebetween. Then, the first electrode 3001 and the second electrode 30
The same voltage is applied to 07.

【0274】本実施例の薄膜トランジスタは、第1の電
極3001のテーパーになっている部分が、第1の不純
物領域3004と重なっている。そして第1の電極30
01は、チャネル形成領域3003と重なっている部分
においてほぼ平坦になっている。上記構成により、第1
の電極とチャネル形成領域とが、ほぼ一定の間隔をもっ
て重なり合うことになる。この状態において、第1の電
極とチャネル形成領域とが重なっている部分における第
1の絶縁膜の膜厚と、第2の電極とチャネル形成領域と
が重なっている部分における第2の絶縁膜の膜厚とをほ
ぼ同じにすると、S値をより小さくすることができる。
In the thin film transistor of this embodiment, the tapered portion of the first electrode 3001 overlaps the first impurity region 3004. And the first electrode 30
01 is substantially flat in the portion overlapping with the channel formation region 3003. With the above configuration, the first
The electrode and the channel forming region overlap with each other at a substantially constant interval. In this state, the film thickness of the first insulating film in the portion where the first electrode and the channel formation region overlap and the thickness of the second insulating film in the portion where the second electrode and the channel formation region overlap If the film thickness is made substantially the same, the S value can be made smaller.

【0275】本実施例は、実施例1〜12と組み合わせ
て実施することが可能である。
This embodiment can be implemented in combination with Embodiments 1 to 12.

【0276】(実施例14)本実施例では、本発明の2
つ電極を有するTFTにおいて、第2の電極とソース領
域との電圧差(ゲート電圧Vgs)に対するドレイン電
流Idの実測値について説明する。なお、第1の電極を
GNDにおとしたときと、第1の電極と第2の電極を電
気的に接続したときの、それぞれの場合について実測値
を求めた。また、比較のために、第1の電極を設けない
TFTの、ゲート電圧に対するドレイン電流Idの実測
値も求めた。
(Embodiment 14) In this embodiment, the second aspect of the present invention will be described.
In a TFT having one electrode, the measured value of the drain current Id with respect to the voltage difference (gate voltage Vgs) between the second electrode and the source region will be described. In addition, the actual measurement value was calculated | required in each case when the 1st electrode was set to GND and when the 1st electrode and the 2nd electrode were electrically connected. Further, for comparison, a measured value of the drain current Id with respect to the gate voltage of the TFT without the first electrode was also obtained.

【0277】本実施例で用いたTFTの具体的な構成を
図37に示す。図37(A)に、本発明の2つ電極を有
するTFTの上面図を示し、図37(A)のA−A’に
おける断面図を図37(B)に示す。また図37(C)
に、比較のための第2の電極のみ有するTFTの上面図
を示し、図37(C)のB−B’における断面図を図3
7(D)に示す。
FIG. 37 shows a specific structure of the TFT used in this example. A top view of a TFT having two electrodes of the present invention is shown in FIG. 37A, and a cross-sectional view taken along the line AA ′ of FIG. 37A is shown in FIG. In addition, FIG. 37 (C)
A top view of a TFT having only a second electrode for comparison is shown in FIG. 37, and a cross-sectional view taken along line BB ′ of FIG. 37C is shown in FIG.
7 (D).

【0278】図37(A)、(B)に示すTFTは、ガ
ラス基板900上にSiNO膜を用いた下地膜901が
50nmの厚さで成膜されており、下地膜901上に1
00nmのWが第1の電極902として形成されてい
る。そして第1の電極902を覆うように、下地膜90
1上にゲート絶縁膜として機能する第1の絶縁膜903
が成膜されている。なお第1の絶縁膜903は、110
nmのSiNO膜で形成した。
In the TFT shown in FIGS. 37A and 37B, a base film 901 using a SiNO film is formed with a thickness of 50 nm on a glass substrate 900, and the base film 901 has a thickness of 1 nm.
W of 00 nm is formed as the first electrode 902. Then, the base film 90 is formed so as to cover the first electrode 902.
First insulating film 903 which functions as a gate insulating film on
Is deposited. Note that the first insulating film 903 is formed of 110
nm SiNO film.

【0279】そして第1の絶縁膜903上に54nmの
膜厚の半導体膜904が成膜されている。次に、SiN
O膜を用いた厚さ115nmの第2の絶縁膜905を成
膜した。そして第2の絶縁膜905上に、2層の導電膜
906a、906bからなる第2の電極906が形成さ
れている。本実施例では50nmのTaNと370nm
Wとを積層して第2の電極906を形成した。また、半
導体膜904に不純物が添加されており、半導体膜90
4はチャネル形成領域907と、該チャネル形成領域を
挟んでいる不純物領域908とを有している。
Then, a semiconductor film 904 having a thickness of 54 nm is formed on the first insulating film 903. Next, SiN
A 115-nm-thick second insulating film 905 was formed using an O film. Then, a second electrode 906 including two conductive films 906a and 906b is formed over the second insulating film 905. In this example, TaN of 50 nm and 370 nm
A second electrode 906 was formed by stacking W and W. Further, impurities are added to the semiconductor film 904, and the semiconductor film 90
Reference numeral 4 has a channel formation region 907 and an impurity region 908 sandwiching the channel formation region.

【0280】図37(C)、(D)に示すTFTは、第
1の電極902を有していない点においてのみ、図37
(A)、(B)に示すTFTと異なっている。
The TFT shown in FIGS. 37C and 37D is different from that shown in FIG. 37 only in that it does not have the first electrode 902.
This is different from the TFTs shown in (A) and (B).

【0281】図37(C)、(D)に示すTFTの、第
2の電極とソース領域との電圧差(ゲート電圧Vgs)
に対するドレイン電流Idの実測値を図34に示す。ま
た、図37(A)、(B)に示すTFTにおいて、第1
の電極902をGNDにおとしたときの、第2の電極と
ソース領域との電圧差(ゲート電圧Vgs)に対するド
レイン電流Idの実測値を図35に示す。また、図37
(A)、(B)に示すTFTにおいて、第1の電極90
2と第2の電極906を電気的に接続したときの、第2
の電極とソース領域との電圧差(ゲート電圧Vgs)に
対するドレイン電流Idの実測値を図35に示す。な
お、各グラフにおいて、実線はドレイン電流Idを示し
ており、破線は移動度を示す。
The voltage difference between the second electrode and the source region (gate voltage Vgs) of the TFT shown in FIGS. 37C and 37D.
FIG. 34 shows the measured values of the drain current Id with respect to. In the TFT shown in FIGS. 37A and 37B, the first
35 shows measured values of the drain current Id with respect to the voltage difference (gate voltage Vgs) between the second electrode and the source region when the electrode 902 of FIG. In addition, FIG.
In the TFTs shown in (A) and (B), the first electrode 90
2 when the second electrode 906 and the second electrode 906 are electrically connected
FIG. 35 shows measured values of the drain current Id with respect to the voltage difference (gate voltage Vgs) between the electrode and the source region. In each graph, the solid line shows the drain current Id and the broken line shows the mobility.

【0282】図34と図35及び図36との比較から、
第1の電極を設けない場合に比べて、第1の電極を設け
た場合の方が、閾値が0に近くなり、S値が向上するの
がわかる。また、図35と図36の比較から、第1の電
極をグラウンドにおとした場合に比べて、第1の電極と
第2の電極とを電気的に接続した場合の方が、オン電流
が高くなるのがわかる。
From the comparison between FIG. 34 and FIGS. 35 and 36,
It can be seen that the threshold value is closer to 0 and the S value is improved when the first electrode is provided, as compared with the case where the first electrode is not provided. Further, from the comparison between FIG. 35 and FIG. 36, the on-current is higher in the case where the first electrode and the second electrode are electrically connected than in the case where the first electrode is grounded. You can see it getting higher.

【0283】[0283]

【発明の効果】本発明では、第1の電極にコモン電圧を
印加することで、電極が1つの場合に比べて閾値のばら
つきを抑えることができ、なおかつオフ電流を抑えるこ
とができる。
According to the present invention, by applying the common voltage to the first electrode, it is possible to suppress the variation in the threshold and to suppress the off-current as compared with the case where the number of the electrodes is one.

【0284】また、第1の電極と第2の電極に同じ電圧
を印加することで、実質的に半導体膜の膜厚を薄くした
のと同じように空乏層が早く広がるので、サブスレッシ
ョルド係数を小さくすることができ、さらに電界効果移
動度を向上させることができる。したがって、電極が1
つの場合に比べてオン電流を大きくすることができる。
よって、この構造のTFTを駆動回路に使用することに
より、駆動電圧を低下させることができる。また、オン
電流を大きくすることができるので、TFTのサイズ
(特にチャネル幅)を小さくすることができる。そのた
め集積密度を向上させることができる。
Further, by applying the same voltage to the first electrode and the second electrode, the depletion layer spreads quickly in the same manner as when the thickness of the semiconductor film is made thin, so that the subthreshold coefficient is It is possible to reduce the size and further improve the field effect mobility. Therefore, the number of electrodes is 1.
The on-current can be increased as compared with the two cases.
Therefore, by using the TFT having this structure in the drive circuit, the drive voltage can be lowered. Further, since the on-current can be increased, the size of the TFT (particularly the channel width) can be reduced. Therefore, the integration density can be improved.

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

【図1】 本発明のTFTの構造を説明する断面図。FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a structure of a TFT of the present invention.

【図2】 発光装置における駆動回路と画素部の作製工
程を説明する断面図。
2A to 2C are cross-sectional views illustrating a manufacturing process of a driver circuit and a pixel portion in a light emitting device.

【図3】 発光装置における駆動回路と画素部の作製工
程を説明する断面図。
3A to 3C are cross-sectional views illustrating a manufacturing process of a driver circuit and a pixel portion in a light emitting device.

【図4】 発光装置における駆動回路と画素部の作製工
程を説明する断面図。
4A to 4C are cross-sectional views illustrating a manufacturing process of a driver circuit and a pixel portion in a light emitting device.

【図5】 発光装置における駆動回路と画素部の作製工
程を説明する断面図。
5A to 5C are cross-sectional views illustrating a manufacturing process of a driver circuit and a pixel portion in a light emitting device.

【図6】 発光装置における駆動回路と画素部の作製工
程を説明する断面図。
6A to 6C are cross-sectional views illustrating a manufacturing process of a driver circuit and a pixel portion in a light-emitting device.

【図7】 発光装置の画素部の作製工程を説明する上面
図。
FIG. 7 is a top view illustrating a manufacturing process of a pixel portion of a light emitting device.

【図8】 発光装置の画素部の作製工程を説明する上面
図。
FIG. 8 is a top view illustrating a manufacturing process of a pixel portion of a light emitting device.

【図9】 発光装置の画素部の構成を説明する上面図。FIG. 9 is a top view illustrating a structure of a pixel portion of a light emitting device.

【図10】 発光装置の画素部の構成を説明する上面
図。
FIG. 10 is a top view illustrating a structure of a pixel portion of a light emitting device.

【図11】 発光装置の画素部の構成を説明する断面
図。
FIG. 11 is a cross-sectional view illustrating a structure of a pixel portion of a light emitting device.

【図12】 フリップフロップ回路の回路図。FIG. 12 is a circuit diagram of a flip-flop circuit.

【図13】 フリップフロップ回路の上面図。FIG. 13 is a top view of a flip-flop circuit.

【図14】 フリップフロップ回路の断面図。FIG. 14 is a cross-sectional view of a flip-flop circuit.

【図15】 液晶表示装置における駆動回路と画素部の
作製工程を説明する断面図。
15A to 15C are cross-sectional views illustrating a manufacturing process of a driver circuit and a pixel portion in a liquid crystal display device.

【図16】 液晶表示装置における駆動回路と画素部の
作製工程を説明する断面図。
16A to 16C are cross-sectional views illustrating a manufacturing process of a driver circuit and a pixel portion in a liquid crystal display device.

【図17】 液晶表示装置の構成を説明する断面図。FIG. 17 is a cross-sectional view illustrating the structure of a liquid crystal display device.

【図18】 液晶表示装置における画素部の作製工程を
説明する上面図。
FIG. 18 is a top view illustrating a manufacturing process of a pixel portion in a liquid crystal display device.

【図19】 液晶表示装置の画素部の構成を説明する上
面図。
FIG. 19 is a top view illustrating a structure of a pixel portion of a liquid crystal display device.

【図20】 半導体層の結晶化の工程を示す図。FIG. 20 is a diagram showing a step of crystallizing a semiconductor layer.

【図21】 半導体層の結晶化の工程を示す図。FIG. 21 is a diagram showing a step of crystallizing a semiconductor layer.

【図22】 半導体層の結晶化の工程を示す図。FIG. 22 is a diagram showing a step of crystallizing a semiconductor layer.

【図23】 半導体層の結晶化の工程を示す図。FIG. 23 is a diagram showing a step of crystallizing a semiconductor layer.

【図24】 発光装置の構成を示すブロック図。FIG. 24 is a block diagram showing a structure of a light emitting device.

【図25】 液晶表示装置の構成を示すブロック図。FIG. 25 is a block diagram showing a configuration of a liquid crystal display device.

【図26】 発光装置の外観図及び断面図を示す図。26A and 26B are an external view and a cross-sectional view of a light-emitting device.

【図27】 本発明の半導体装置を用いた電子機器の
図。
27A to 27C are diagrams of electronic devices each including a semiconductor device of the present invention.

【図28】 シミュレーションに用いたTFTの構造を
示す図。
FIG. 28 is a diagram showing a structure of a TFT used for simulation.

【図29】 シミュレーションにより得られたTFTの
特性を示す図。
FIG. 29 is a diagram showing characteristics of TFTs obtained by simulation.

【図30】 半導体層の結晶化の工程を示す図。FIG. 30 is a diagram showing a step of crystallizing a semiconductor layer.

【図31】 一般的な薄膜トランジスタの回路図と、本
発明の薄膜トランジスタの回路図を示す図。
FIG. 31 is a diagram showing a circuit diagram of a general thin film transistor and a circuit diagram of a thin film transistor of the present invention.

【図32】 発光装置の画素部の構成を説明する上面
図。
FIG. 32 is a top view illustrating a structure of a pixel portion of a light emitting device.

【図33】 本発明の薄膜トランジスタの断面図。FIG. 33 is a cross-sectional view of a thin film transistor of the invention.

【図34】 一般的なTFTのId−Vgs特性の実測
値。
FIG. 34 shows measured values of Id-Vgs characteristics of a general TFT.

【図35】 本発明のTFTのId−Vgs特性の実測
値。
FIG. 35 is a measured value of Id-Vgs characteristics of the TFT of the present invention.

【図36】 本発明のTFTのId−Vgs特性の実測
値。
FIG. 36 is an actual measurement value of Id-Vgs characteristics of the TFT of the present invention.

【図37】 実測値を求めたTFTの上面図及び断面
図。
37A and 37B are a top view and a cross-sectional view of a TFT whose measured values are obtained.

フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H01L 21/336 H05B 33/14 A 21/8238 H01L 29/78 617N 27/08 331 612B 27/092 627A H05B 33/14 617S 27/08 321D (72)発明者 秋葉 麻衣 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 JA24 JA35 JA36 JA40 KA04 KA07 KA12 KA18 MA05 MA08 MA13 MA17 MA29 MA30 NA22 NA27 PA06 3K007 AB05 AB18 BA06 BB07 DB03 GA04 5C094 AA22 AA24 BA03 BA27 BA43 CA19 DA15 EA04 EA07 5F048 AA09 AB10 AC04 BA16 BB01 BB02 BB04 BB09 BB11 BB12 BC06 BF02 BF07 BF11 5F110 AA04 AA06 AA07 AA16 BB02 BB04 DD01 DD02 DD03 DD05 EE01 EE02 EE03 EE04 EE06 EE09 EE14 EE23 EE28 EE30 EE38 FF02 FF03 FF04 FF10 FF28 FF29 FF30 FF36 GG01 GG02 GG13 GG25 GG34 GG43 GG45 GG47 HJ04 HJ12 HJ13 HJ23 HL03 HL04 HL11 HM15 NN03 NN04 NN23 NN24 NN25 NN27 NN35 NN36 NN72 NN73 PP01 PP02 PP03 PP04 PP29 PP34 PP35 QQ03 QQ11 QQ19 QQ23 QQ28 Front page continuation (51) Int.Cl. 7 Identification code FI theme code (reference) H01L 21/336 H05B 33/14 A 21/8238 H01L 29/78 617N 27/08 331 612B 27/092 627A H05B 33/14 617S 27/08 321D (72) Inventor Mai Akiba 398 Hase, Atsugi City, Kanagawa Prefecture F-term in Semiconductor Energy Research Institute Co., Ltd. (reference) 2H092 GA59 JA24 JA35 JA36 JA40 KA04 KA07 KA12 KA18 MA05 MA08 MA13 MA17 MA29 MA30 NA22 NA27 PA06 3K007 AB05 AB18 BA06 BB07 DB03 GA04 5C094 AA22 AA24 BA03 BA27 BA43 CA19 DA15 EA04 EA07 5F048 AA09 AB10 AC04 BA16 BB01 BB02 BB04 BB09 BB11 BB12EE06 DD06EE06 DD06 EE02 BB02 DD06 BB02 DD02 BB02 BB02 BB07 BB02 EE23 EE28 EE30 EE38 FF02 FF03 FF04 FF10 FF28 FF29 FF30 FF36 GG01 GG02 GG13 GG25 GG34 GG43 GG45 GG47 HJ04 HJ12 HJ13 HJ23 HL03 HL04 HL11 HM15 NN03 NN04 NN23 NN24 NN25 NN27 NN35 NN36 NN72 NN73 PP01 PP02 PP03 PP04 PP29 PP34 PP35 QQ03 QQ11 QQ19 QQ23 QQ28

Claims (41)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】第1の電極と、前記第1の電極に接して形
成された第1の絶縁膜と、前記第1の絶縁膜に接して形
成された半導体膜と、前記半導体膜に接して形成された
第2の絶縁膜と、前記第2の絶縁膜に接して形成された
第2の電極とを有する薄膜トランジスタを用いた半導体
装置であって、 前記第1の電極と前記第2の電極は、前記半導体膜が有
するチャネル形成領域を間に挟んで重なり合っているこ
とを特徴とする半導体装置。
1. A first electrode, a first insulating film formed in contact with the first electrode, a semiconductor film formed in contact with the first insulating film, and a semiconductor film formed in contact with the semiconductor film. A semiconductor device using a thin film transistor having a second insulating film formed by: and a second electrode formed in contact with the second insulating film, wherein the first electrode and the second electrode are formed. A semiconductor device, wherein the electrodes are overlapped with each other with a channel formation region of the semiconductor film interposed therebetween.
【請求項2】薄膜トランジスタと、液晶セルとを有する
半導体装置であって、 前記薄膜トランジスタは、第1の電極と、前記第1の電
極に接して形成された第1の絶縁膜と、前記第1の絶縁
膜に接して形成された半導体膜と、前記半導体膜に接し
て形成された第2の絶縁膜と、前記第2の絶縁膜に接し
て形成された第2の電極とを有し、 前記第1の電極と前記第2の電極は、前記半導体膜が有
するチャネル形成領域を間に挟んで重なり合っており、 前記液晶セルは、画素電極と、対向電極と、前記画素電
極と前記対向電極の間に設けられた液晶とを有し、 前記薄膜トランジスタによって、前記画素電極へのビデ
オ信号の入力が制御されていることを特徴とする半導体
装置。
2. A semiconductor device having a thin film transistor and a liquid crystal cell, wherein the thin film transistor has a first electrode, a first insulating film formed in contact with the first electrode, and the first electrode. A semiconductor film formed in contact with the insulation film, a second insulation film formed in contact with the semiconductor film, and a second electrode formed in contact with the second insulation film, The first electrode and the second electrode overlap with each other with a channel forming region of the semiconductor film interposed therebetween, and the liquid crystal cell includes a pixel electrode, a counter electrode, the pixel electrode and the counter electrode. A liquid crystal provided between the pixel electrodes, and the thin film transistor controls input of a video signal to the pixel electrode.
【請求項3】請求項1または請求項2において、 前記薄膜トランジスタがnチャネル型TFTのとき、前
記一定の電圧とは、前記薄膜トランジスタの閾値の電圧
よりも低いことを特徴とする半導体装置。
3. The semiconductor device according to claim 1, wherein when the thin film transistor is an n-channel TFT, the constant voltage is lower than a threshold voltage of the thin film transistor.
【請求項4】請求項1または請求項2において、 前記薄膜トランジスタがpチャネル型TFTのとき、前
記一定の電圧とは、前記薄膜トランジスタの閾値の電圧
よりも高いことを特徴とする半導体装置。
4. The semiconductor device according to claim 1, wherein when the thin film transistor is a p-channel TFT, the constant voltage is higher than a threshold voltage of the thin film transistor.
【請求項5】第1の薄膜トランジスタと、第2の薄膜ト
ランジスタと、OLEDとを有する半導体装置であっ
て、 前記第1及び第2の薄膜トランジスタは、第1の電極
と、前記第1の電極に接して形成された第1の絶縁膜
と、前記第1の絶縁膜に接して形成された半導体膜と、
前記半導体膜に接して形成された第2の絶縁膜と、前記
第2の絶縁膜に接して形成された第2の電極とを有し、 前記第1の電極と前記第2の電極は、前記半導体膜が有
するチャネル形成領域を間に挟んで重なり合っており、 前記OLEDは、第3の電極と、第4の電極と、前記第
3の電極と前記第4の電極の間に設けられた有機発光層
とを有し、 前記第1の薄膜トランジスタによって、前記第2の薄膜
トランジスタが有する前記第2の電極へのビデオ信号の
入力が制御されており、 前記第2の電極に入力されたビデオ信号によって前記第
2の薄膜トランジスタのドレイン電流が制御されてお
り、 前記ドレイン電流は前記第3の電極に入力されているこ
とを特徴とする半導体装置。
5. A semiconductor device having a first thin film transistor, a second thin film transistor, and an OLED, wherein the first and second thin film transistors are in contact with the first electrode and the first electrode. A first insulating film formed by: and a semiconductor film formed in contact with the first insulating film,
A second insulating film formed in contact with the semiconductor film and a second electrode formed in contact with the second insulating film, wherein the first electrode and the second electrode are: The semiconductor films overlap with each other with a channel formation region interposed therebetween, and the OLED is provided between a third electrode, a fourth electrode, and the third electrode and the fourth electrode. An organic light emitting layer, and the first thin film transistor controls input of a video signal to the second electrode of the second thin film transistor, and the video signal input to the second electrode The drain current of the second thin film transistor is controlled by, and the drain current is input to the third electrode.
【請求項6】第1の薄膜トランジスタと、第2の薄膜ト
ランジスタと、OLEDとを有する半導体装置であっ
て、 前記第1及び第2の薄膜トランジスタは、第1の電極
と、前記第1の電極に接して形成された第1の絶縁膜
と、前記第1の絶縁膜に接して形成された半導体膜と、
前記半導体膜に接して形成された第2の絶縁膜と、前記
第2の絶縁膜に接して形成された第2の電極とを有し、 前記第1の電極と前記第2の電極は、前記半導体膜が有
するチャネル形成領域を間に挟んで重なり合っており、 前記OLEDは、第3の電極と、第4の電極と、前記第
3の電極と前記第4の電極の間に設けられた有機発光層
とを有し、 前記第1の薄膜トランジスタによって、前記第2の薄膜
トランジスタが有する前記第2の電極へのビデオ信号の
入力が制御されており、 前記第2の電極に入力されたビデオ信号によって前記第
2の薄膜トランジスタのドレイン電流が制御されてお
り、 前記ドレイン電流は前記第3の電極に入力されており、 前記第2の薄膜トランジスタが有する前記第1の電極と
前記第2の電極は、互いに電気的に接続されていること
を特徴とする半導体装置。
6. A semiconductor device having a first thin film transistor, a second thin film transistor, and an OLED, wherein the first and second thin film transistors are in contact with the first electrode and the first electrode. A first insulating film formed by: and a semiconductor film formed in contact with the first insulating film,
A second insulating film formed in contact with the semiconductor film and a second electrode formed in contact with the second insulating film, wherein the first electrode and the second electrode are: The semiconductor films overlap with each other with a channel formation region interposed therebetween, and the OLED is provided between a third electrode, a fourth electrode, and the third electrode and the fourth electrode. An organic light emitting layer, and the first thin film transistor controls input of a video signal to the second electrode of the second thin film transistor, and the video signal input to the second electrode The drain current of the second thin film transistor is controlled by, the drain current is input to the third electrode, the first electrode and the second electrode of the second thin film transistor, Electricity to each other Wherein a connected to.
【請求項7】第1の薄膜トランジスタと、第2の薄膜ト
ランジスタとを有する半導体装置であって、 前記第1と第2の薄膜トランジスタは、第1の電極と、
前記第1の電極に接して形成された第1の絶縁膜と、前
記第1の絶縁膜に接して形成された半導体膜と、前記半
導体膜に接して形成された第2の絶縁膜と、前記第2の
絶縁膜に接して形成された第2の電極とをそれぞれ有し
ており、 前記第1の電極と前記第2の電極は、前記半導体膜が有
するチャネル形成領域を間に挟んで重なり合っており、 前記第2の薄膜トランジスタが有する前記第1の電極と
前記第2の電極は、互いに電気的に接続されていること
を特徴とする半導体装置。
7. A semiconductor device comprising a first thin film transistor and a second thin film transistor, wherein the first and second thin film transistors include a first electrode,
A first insulating film formed in contact with the first electrode, a semiconductor film formed in contact with the first insulating film, and a second insulating film formed in contact with the semiconductor film, A second electrode formed in contact with the second insulating film, and the first electrode and the second electrode sandwich a channel formation region of the semiconductor film therebetween. The semiconductor device is overlapped, and the first electrode and the second electrode of the second thin film transistor are electrically connected to each other.
【請求項8】第1の薄膜トランジスタと、第2の薄膜ト
ランジスタとを有する半導体装置であって、 前記第1と第2の薄膜トランジスタは、第1の電極と、
前記第1の電極に接して形成された第1の絶縁膜と、前
記第1の絶縁膜に接して形成された半導体膜と、前記半
導体膜に接して形成された第2の絶縁膜と、前記第2の
絶縁膜に接して形成された第2の電極とをそれぞれ有し
ており、 前記第1の電極と前記第2の電極は、前記半導体膜が有
するチャネル形成領域を間に挟んで重なり合っており、 前記第2の薄膜トランジスタが有する前記第1の電極と
前記第2の電極は、前記第1の絶縁膜及び前記第2の絶
縁膜に形成されたコンタクトホールを介して接続されて
いることを特徴とする半導体装置。
8. A semiconductor device having a first thin film transistor and a second thin film transistor, wherein the first and second thin film transistors include a first electrode,
A first insulating film formed in contact with the first electrode, a semiconductor film formed in contact with the first insulating film, and a second insulating film formed in contact with the semiconductor film, A second electrode formed in contact with the second insulating film, and the first electrode and the second electrode sandwich a channel formation region of the semiconductor film therebetween. The first electrode and the second electrode of the second thin film transistor, which are overlapped with each other, are connected to each other through a contact hole formed in the first insulating film and the second insulating film. A semiconductor device characterized by the above.
【請求項9】第1の電極と、前記第1の電極に接して形
成された第1の絶縁膜と、前記第1の絶縁膜に接して形
成された半導体膜と、前記半導体膜に接して形成された
第2の絶縁膜と、前記第2の絶縁膜に接して形成された
第2の電極とをそれぞれ有する第1と第2の薄膜トラン
ジスタと、 前記第2の電極を覆って、前記第2の絶縁膜上に形成さ
れた第3の絶縁膜と、 前記第3の絶縁膜上に形成された配線と、を有する半導
体装置であって、 前記第1の電極と前記第2の電極は、前記半導体膜が有
するチャネル形成領域を間に挟んで重なり合っており、 前記配線は、前記第1及び前記第2の絶縁膜に形成され
た第2のコンタクトホールを介して、前記第2の薄膜ト
ランジスタが有する前記第1の電極に接し、なおかつ、
前記第3の絶縁膜に形成された第1のコンタクトホール
を介して前記第2の薄膜トランジスタが有する前記第2
の電極に接していることを特徴とする半導体装置。
9. A first electrode, a first insulating film formed in contact with the first electrode, a semiconductor film formed in contact with the first insulating film, and a semiconductor film formed in contact with the semiconductor film. First and second thin film transistors each having a second insulating film formed by: and a second electrode formed in contact with the second insulating film; covering the second electrode; A semiconductor device comprising: a third insulating film formed on a second insulating film; and a wiring formed on the third insulating film, wherein the first electrode and the second electrode Are overlapped with each other with a channel formation region of the semiconductor film sandwiched therebetween, and the wiring is formed through the second contact hole formed in the first and second insulating films, and the second wiring is formed. In contact with the first electrode of the thin film transistor, and
The second thin film transistor has the second thin film transistor through the first contact hole formed in the third insulating film.
A semiconductor device, which is in contact with the electrode of.
【請求項10】第1の薄膜トランジスタ及び液晶セルを
有する画素部と、第2の薄膜トランジスタを有する駆動
回路とを含む半導体装置であって、 前記第1と第2の薄膜トランジスタは、第1の電極と、
前記第1の電極に接して形成された第1の絶縁膜と、前
記第1の絶縁膜に接して形成された半導体膜と、前記半
導体膜に接して形成された第2の絶縁膜と、前記第2の
絶縁膜に接して形成された第2の電極とをそれぞれ有し
ており、 前記第1の電極と前記第2の電極は、前記半導体膜が有
するチャネル形成領域を間に挟んで重なり合っており、 前記液晶セルは、画素電極と、対向電極と、前記画素電
極と前記対向電極の間に設けられた液晶とを有し、 前記第1の薄膜トランジスタによって、前記駆動回路に
おいて生成されたビデオ信号の前記画素電極への入力が
制御されており、 前記第2の薄膜トランジスタが有する前記第1の電極と
前記第2の電極は、互いに電気的に接続されていること
を特徴とする半導体装置。
10. A semiconductor device including a pixel portion having a first thin film transistor and a liquid crystal cell, and a drive circuit having a second thin film transistor, wherein the first and second thin film transistors have a first electrode. ,
A first insulating film formed in contact with the first electrode, a semiconductor film formed in contact with the first insulating film, and a second insulating film formed in contact with the semiconductor film, A second electrode formed in contact with the second insulating film, and the first electrode and the second electrode sandwich a channel formation region of the semiconductor film therebetween. The liquid crystal cell is overlapped and has a pixel electrode, a counter electrode, and a liquid crystal provided between the pixel electrode and the counter electrode, and is generated in the drive circuit by the first thin film transistor. Input of a video signal to the pixel electrode is controlled, and the first electrode and the second electrode of the second thin film transistor are electrically connected to each other. .
【請求項11】第1の薄膜トランジスタ及び液晶セルを
有する画素部と、第2の薄膜トランジスタを有する駆動
回路とを含む半導体装置であって、 前記第1と第2の薄膜トランジスタは、第1の電極と、
前記第1の電極に接して形成された第1の絶縁膜と、前
記第1の絶縁膜に接して形成された半導体膜と、前記半
導体膜に接して形成された第2の絶縁膜と、前記第2の
絶縁膜に接して形成された第2の電極とをそれぞれ有し
ており、 前記第1の電極と前記第2の電極は、前記半導体膜が有
するチャネル形成領域を間に挟んで重なり合っており、 前記液晶セルは、画素電極と、対向電極と、前記画素電
極と前記対向電極の間に設けられた液晶とを有し、 前記第1の薄膜トランジスタによって、前記駆動回路に
おいて生成されたビデオ信号の前記画素電極への入力が
制御されており、 前記第2の薄膜トランジスタが有する前記第1の電極と
前記第2の電極は、前記第1の絶縁膜及び前記第2の絶
縁膜に形成されたコンタクトホールを介して接続されて
いることを特徴とする半導体装置。
11. A semiconductor device including a pixel portion having a first thin film transistor and a liquid crystal cell, and a drive circuit having a second thin film transistor, wherein the first and second thin film transistors have a first electrode. ,
A first insulating film formed in contact with the first electrode, a semiconductor film formed in contact with the first insulating film, and a second insulating film formed in contact with the semiconductor film, A second electrode formed in contact with the second insulating film, and the first electrode and the second electrode sandwich a channel formation region of the semiconductor film therebetween. The liquid crystal cell is overlapped and has a pixel electrode, a counter electrode, and a liquid crystal provided between the pixel electrode and the counter electrode, and is generated in the drive circuit by the first thin film transistor. Input of a video signal to the pixel electrode is controlled, and the first electrode and the second electrode included in the second thin film transistor are formed in the first insulating film and the second insulating film. Through the contact holes provided A semiconductor device characterized by being provided.
【請求項12】第1の薄膜トランジスタ、第2の薄膜ト
ランジスタ及びOLEDを有する画素部と、第3の薄膜
トランジスタを有する駆動回路とを含む半導体装置であ
って、 前記第1、第2及び第3の薄膜トランジスタは、第1の
電極と、前記第1の電極に接して形成された第1の絶縁
膜と、前記第1の絶縁膜に接して形成された半導体膜
と、前記半導体膜に接して形成された第2の絶縁膜と、
前記第2の絶縁膜に接して形成された第2の電極とをそ
れぞれ有しており、 前記第1の電極と前記第2の電極は、前記半導体膜が有
するチャネル形成領域を間に挟んで重なり合っており、 前記OLEDは、第3の電極と、第4の電極と、前記第
3の電極と前記第4の電極の間に設けられた有機発光層
とを有し、 前記第1の薄膜トランジスタによって、前記第2の薄膜
トランジスタが有する前記第2の電極へのビデオ信号の
入力が制御されており、 前記第2の電極に入力されたビデオ信号によって前記第
2の薄膜トランジスタのドレイン電流が制御されてお
り、 前記ドレイン電流は前記第3の電極に入力されており、 前記第2及び第3の薄膜トランジスタが有する前記第1
の電極と前記第2の電極は、互いに電気的に接続されて
いることを特徴とする半導体装置。
12. A semiconductor device including a pixel portion having a first thin film transistor, a second thin film transistor and an OLED, and a drive circuit having a third thin film transistor, wherein the first, second and third thin film transistors are provided. Is formed in contact with the first electrode, the first insulating film formed in contact with the first electrode, the semiconductor film formed in contact with the first insulating film, and the semiconductor film. A second insulating film,
A second electrode formed in contact with the second insulating film, and the first electrode and the second electrode sandwich a channel formation region of the semiconductor film therebetween. Overlapping, the OLED includes a third electrode, a fourth electrode, and an organic light emitting layer provided between the third electrode and the fourth electrode, and the first thin film transistor Controls the input of a video signal to the second electrode of the second thin film transistor, and controls the drain current of the second thin film transistor by the video signal input to the second electrode. The drain current is input to the third electrode, and the first and second drain electrodes are included in the first and second thin film transistors.
The semiconductor device, wherein the electrode and the second electrode are electrically connected to each other.
【請求項13】第1の薄膜トランジスタ、第2の薄膜ト
ランジスタ及びOLEDを有する画素部と、第3の薄膜
トランジスタを有する駆動回路とを含む半導体装置であ
って、 前記第1、第2及び第3の薄膜トランジスタは、第1の
電極と、前記第1の電極に接して形成された第1の絶縁
膜と、前記第1の絶縁膜に接して形成された半導体膜
と、前記半導体膜に接して形成された第2の絶縁膜と、
前記第2の絶縁膜に接して形成された第2の電極とをそ
れぞれ有しており、 前記第1の電極と前記第2の電極は、前記半導体膜が有
するチャネル形成領域を間に挟んで重なり合っており、 前記OLEDは、第3の電極と、第4の電極と、前記第
3の電極と前記第4の電極の間に設けられた有機発光層
とを有し、 前記第1の薄膜トランジスタによって、前記第2の薄膜
トランジスタが有する前記第2の電極へのビデオ信号の
入力が制御されており、 前記第2の電極に入力されたビデオ信号によって前記第
2の薄膜トランジスタのドレイン電流が制御されてお
り、 前記ドレイン電流は前記第3の電極に入力されており、 前記第2及び第3の薄膜トランジスタが有する前記第1
の電極と前記第2の電極は、前記第1の絶縁膜及び前記
第2の絶縁膜に形成されたコンタクトホールを介して接
続されていることを特徴とする半導体装置。
13. A semiconductor device including a pixel portion having a first thin film transistor, a second thin film transistor and an OLED, and a drive circuit having a third thin film transistor, wherein the first, second and third thin film transistors are provided. Is formed in contact with the first electrode, the first insulating film formed in contact with the first electrode, the semiconductor film formed in contact with the first insulating film, and the semiconductor film. A second insulating film,
A second electrode formed in contact with the second insulating film, and the first electrode and the second electrode sandwich a channel formation region of the semiconductor film therebetween. Overlapping, the OLED includes a third electrode, a fourth electrode, and an organic light emitting layer provided between the third electrode and the fourth electrode, and the first thin film transistor Controls the input of a video signal to the second electrode of the second thin film transistor, and controls the drain current of the second thin film transistor by the video signal input to the second electrode. The drain current is input to the third electrode, and the first and second drain electrodes are included in the first and second thin film transistors.
The semiconductor device is characterized in that the electrode and the second electrode are connected via a contact hole formed in the first insulating film and the second insulating film.
【請求項14】請求項12または請求項13において、 前記第3の薄膜トランジスタにおいて、前記第1の電極
と前記第2の電極とを電気的に切り離したときに、前記
第1の電極にグラウンドの電圧を印加したときの前記第
3の薄膜トランジスタの閾値と、第2の電極にグラウン
ドの電圧を印加したときの前記第3の薄膜トランジスタ
の閾値がほぼ同じになることを特徴とする半導体装置。
14. The method according to claim 12 or 13, wherein in the third thin film transistor, when the first electrode and the second electrode are electrically separated from each other, the first electrode is grounded. A semiconductor device, wherein the threshold value of the third thin film transistor when a voltage is applied and the threshold value of the third thin film transistor when a ground voltage is applied to the second electrode are substantially the same.
【請求項15】請求項5乃至請求項14のいずれか1項
において、 前記第2の薄膜トランジスタにおいて、前記第1の電極
と前記第2の電極とを電気的に切り離したときに、前記
第1の電極にグラウンドの電圧を印加したときの前記第
2の薄膜トランジスタの閾値と、第2の電極にグラウン
ドの電圧を印加したときの前記第2の薄膜トランジスタ
の閾値がほぼ同じになることを特徴とする半導体装置。
15. The first thin film transistor according to claim 5, wherein the first electrode and the second electrode are electrically separated from each other in the second thin film transistor. The threshold value of the second thin film transistor when a ground voltage is applied to the electrode and the threshold value of the second thin film transistor when a ground voltage is applied to the second electrode are substantially the same. Semiconductor device.
【請求項16】請求項5乃至請求項15のいずれか1項
において、 前記第1の薄膜トランジスタがnチャネル型TFTのと
き、前記第1の薄膜トランジスタの第1の電極に、前記
第1の薄膜トランジスタの閾値の電圧よりも低い一定の
電圧が印加されていることを特徴とする半導体装置。
16. The method according to claim 5, wherein when the first thin film transistor is an n-channel TFT, the first electrode of the first thin film transistor is provided on the first electrode of the first thin film transistor. A semiconductor device, wherein a constant voltage lower than a threshold voltage is applied.
【請求項17】請求項5乃至請求項15のいずれか1項
において、 前記第1の薄膜トランジスタがpチャネル型TFTのと
き、前記第1の薄膜トランジスタの第1の電極に、前記
第1の薄膜トランジスタの閾値の電圧よりも高い一定の
電圧が印加されていることを特徴とする半導体装置。
17. The method according to claim 5, wherein when the first thin film transistor is a p-channel TFT, the first electrode of the first thin film transistor has a first electrode of the first thin film transistor. A semiconductor device, wherein a constant voltage higher than a threshold voltage is applied.
【請求項18】請求項5乃至請求項17のいずれか1項
において、 前記半導体膜は、チャネル形成領域を間に挟んで形成さ
れた不純物領域を有していることを特徴とする半導体装
置。
18. The semiconductor device according to claim 5, wherein the semiconductor film has an impurity region formed with a channel formation region interposed therebetween.
【請求項19】請求項5乃至請求項17のいずれか1項
において、 前記半導体膜は、チャネル形成領域に接する第1の不純
物領域と、前記第1の不純物領域に接する第2の不純物
領域とを有しており、 前記第1の不純物領域における不純物濃度は、前記第2
の不純物領域における不純物濃度よりも低いことを特徴
とする半導体装置。
19. The semiconductor film according to claim 5, wherein the semiconductor film has a first impurity region in contact with a channel formation region and a second impurity region in contact with the first impurity region. And the impurity concentration in the first impurity region is
The semiconductor device is characterized in that the impurity concentration is lower than the impurity concentration in the impurity region.
【請求項20】請求項1乃至請求項19のいずれか1項
において、 前記第1の絶縁膜と前記第2の絶縁膜の誘電率がほぼ同
じであり、 前記第1の絶縁膜の前記第1の電極と重なっている部分
における膜厚と、前記第2の絶縁膜の前記第2の電極と
重なっている部分における膜厚がほぼ同じであることを
特徴とする半導体装置。
20. The dielectric constant according to claim 1, wherein the first insulating film and the second insulating film have substantially the same dielectric constant, and the first insulating film has the same dielectric constant. 1. A semiconductor device, wherein a film thickness in a portion overlapping with the first electrode and a film thickness in a portion overlapping with the second electrode of the second insulating film are substantially the same.
【請求項21】請求項1乃至請求項19のいずれか1項
において、 前記チャネル形成領域と前記第1の電極とが重なってい
る部分における前記第1の絶縁膜の膜厚をd1とし、前
記チャネル形成領域と前記第2の電極とが重なっている
部分における前記第2の絶縁膜の膜厚をd2とすると、
|d1−d2|/d1≦0.1、かつ|d1−d2|/
d2≦0.1を満たしていることを特徴とする半導体装
置。
21. The film thickness of the first insulating film in a portion where the channel formation region and the first electrode overlap with each other, according to any one of claims 1 to 19, wherein: If the film thickness of the second insulating film in the portion where the channel forming region and the second electrode overlap is d2,
| D1-d2 | /d1≦0.1, and | d1-d2 | /
A semiconductor device characterized by satisfying d2 ≦ 0.1.
【請求項22】請求項1乃至請求項19のいずれか1項
において、 前記チャネル形成領域と前記第1の電極とが重なってい
る部分における前記第1の絶縁膜の膜厚をd1とし、前
記チャネル形成領域と前記第2の電極とが重なっている
部分における前記第2の絶縁膜の膜厚をd2とすると、
|d1−d2|/d1≦0.05、かつ|d1−d2|
/d2≦0.05を満たしていることを特徴とする半導
体装置。
22. The film thickness of the first insulating film in a portion where the channel forming region and the first electrode overlap with each other, according to any one of claims 1 to 19, wherein: If the film thickness of the second insulating film in the portion where the channel forming region and the second electrode overlap is d2,
| D1-d2 | /d1≦0.05, and | d1-d2 |
A semiconductor device satisfying /d2≦0.05.
【請求項23】請求項1乃至請求項20のいずれか1項
において、 前記第1の絶縁膜は、化学的機械研磨により平坦化され
ていることを特徴とする半導体装置。
23. The semiconductor device according to claim 1, wherein the first insulating film is planarized by chemical mechanical polishing.
【請求項24】請求項23において、 前記平坦化された第1の絶縁膜は、表面における凹凸の
高低差が5nm以下であることを特徴とする半導体装
置。
24. The semiconductor device according to claim 23, wherein the flattened first insulating film has a height difference of unevenness of 5 nm or less on the surface.
【請求項25】請求項23において、 前記平坦化された第1の絶縁膜は、表面における凹凸の
高低差が1nm以下であることを特徴とする半導体装
置。
25. The semiconductor device according to claim 23, wherein the flattened first insulating film has a height difference of unevenness of 1 nm or less on the surface.
【請求項26】請求項23乃至請求項25のいずれか1
項において、 前記チャネル形成領域と前記第1の電極とが重なってい
る部分における前記平坦化された第1の絶縁膜の膜厚を
d1とし、前記チャネル形成領域と前記第2の電極とが
重なっている部分における前記第2の絶縁膜の膜厚をd
2とすると、|d1−d2|/d1≦0.1、かつ|d
1−d2|/d2≦0.1を満たしていることを特徴と
する半導体装置。
26. Any one of claims 23 to 25.
In the paragraph, the film thickness of the planarized first insulating film in a portion where the channel formation region and the first electrode overlap each other is set to d1, and the channel formation region and the second electrode overlap each other. The film thickness of the second insulating film in the area where
2, then | d1-d2 | /d1≦0.1, and | d
A semiconductor device characterized by satisfying 1-d2 | /d2≦0.1.
【請求項27】請求項23乃至請求項25のいずれか1
項において、 前記チャネル形成領域と前記第1の電極とが重なってい
る部分における前記平坦化された第1の絶縁膜の膜厚を
d1とし、前記チャネル形成領域と前記第2の電極とが
重なっている部分における前記第2の絶縁膜の膜厚をd
2とすると、|d1−d2|/d1≦0.05、かつ|
d1−d2|/d2≦0.05を満たしていることを特
徴とする半導体装置。
27. Any one of claims 23 to 25.
In the paragraph, the film thickness of the planarized first insulating film in a portion where the channel formation region and the first electrode overlap each other is set to d1, and the channel formation region and the second electrode overlap each other. The film thickness of the second insulating film in the area where
2, then | d1-d2 | /d1≦0.05, and |
A semiconductor device characterized by satisfying d1-d2 | /d2≦0.05.
【請求項28】第1の電極と、前記第1の電極に接して
形成された第1の絶縁膜と、前記第1の絶縁膜に接して
形成された半導体膜と、前記半導体膜に接して形成され
た第2の絶縁膜と、前記第2の絶縁膜に接して形成され
た第2の電極とを有する薄膜トランジスタを用いた半導
体装置であって、 前記第1の電極と前記第2の電極は、前記半導体膜が有
するチャネル形成領域を間に挟んで重なり合っているこ
とを特徴とする表示装置。
28. A first electrode, a first insulating film formed in contact with the first electrode, a semiconductor film formed in contact with the first insulating film, and a semiconductor film formed in contact with the semiconductor film. A semiconductor device using a thin film transistor having a second insulating film formed by: and a second electrode formed in contact with the second insulating film, wherein the first electrode and the second electrode are formed. The display device is characterized in that the electrodes are overlapped with each other with a channel formation region of the semiconductor film interposed therebetween.
【請求項29】第1の電極と、前記第1の電極に接して
形成された第1の絶縁膜と、前記第1の絶縁膜に接して
形成された半導体膜と、前記半導体膜に接して形成され
た第2の絶縁膜と、前記第2の絶縁膜に接して形成され
た第2の電極とを有する薄膜トランジスタを用いた半導
体装置であって、 前記第1の電極と前記第2の電極は、前記半導体膜が有
するチャネル形成領域を間に挟んで重なり合っているこ
とを特徴とするデジタルスチルカメラ。
29. A first electrode, a first insulating film formed in contact with the first electrode, a semiconductor film formed in contact with the first insulating film, and a semiconductor film formed in contact with the semiconductor film. A semiconductor device using a thin film transistor having a second insulating film formed by: and a second electrode formed in contact with the second insulating film, wherein the first electrode and the second electrode are formed. A digital still camera, wherein the electrodes are overlapped with each other with a channel forming region of the semiconductor film interposed therebetween.
【請求項30】第1の電極と、前記第1の電極に接して
形成された第1の絶縁膜と、前記第1の絶縁膜に接して
形成された半導体膜と、前記半導体膜に接して形成され
た第2の絶縁膜と、前記第2の絶縁膜に接して形成され
た第2の電極とを有する薄膜トランジスタを用いた半導
体装置であって、 前記第1の電極と前記第2の電極は、前記半導体膜が有
するチャネル形成領域を間に挟んで重なり合っているこ
とを特徴とするノート型パーソナルコンピュータ。
30. A first electrode, a first insulating film formed in contact with the first electrode, a semiconductor film formed in contact with the first insulating film, and a semiconductor film formed in contact with the semiconductor film. A semiconductor device using a thin film transistor having a second insulating film formed by: and a second electrode formed in contact with the second insulating film, wherein the first electrode and the second electrode are formed. The notebook personal computer, wherein the electrodes are overlapped with each other with a channel forming region of the semiconductor film interposed therebetween.
【請求項31】第1の電極と、前記第1の電極に接して
形成された第1の絶縁膜と、前記第1の絶縁膜に接して
形成された半導体膜と、前記半導体膜に接して形成され
た第2の絶縁膜と、前記第2の絶縁膜に接して形成され
た第2の電極とを有する薄膜トランジスタを用いた半導
体装置であって、 前記第1の電極と前記第2の電極は、前記半導体膜が有
するチャネル形成領域を間に挟んで重なり合っているこ
とを特徴とするモバイルコンピュータ。
31. A first electrode, a first insulating film formed in contact with the first electrode, a semiconductor film formed in contact with the first insulating film, and a semiconductor film formed in contact with the semiconductor film. A semiconductor device using a thin film transistor having a second insulating film formed by: and a second electrode formed in contact with the second insulating film, wherein the first electrode and the second electrode are formed. The mobile computer is characterized in that the electrodes are overlapped with each other with a channel formation region of the semiconductor film interposed therebetween.
【請求項32】第1の電極と、前記第1の電極に接して
形成された第1の絶縁膜と、前記第1の絶縁膜に接して
形成された半導体膜と、前記半導体膜に接して形成され
た第2の絶縁膜と、前記第2の絶縁膜に接して形成され
た第2の電極とを有する薄膜トランジスタを用いた半導
体装置であって、 前記第1の電極と前記第2の電極は、前記半導体膜が有
するチャネル形成領域を間に挟んで重なり合っているこ
とを特徴とする画像再生装置。
32. A first electrode, a first insulating film formed in contact with the first electrode, a semiconductor film formed in contact with the first insulating film, and a semiconductor film formed in contact with the semiconductor film. A semiconductor device using a thin film transistor having a second insulating film formed by: and a second electrode formed in contact with the second insulating film, wherein the first electrode and the second electrode are formed. The image reproducing device is characterized in that the electrodes are overlapped with each other with a channel forming region of the semiconductor film interposed therebetween.
【請求項33】第1の電極と、前記第1の電極に接して
形成された第1の絶縁膜と、前記第1の絶縁膜に接して
形成された半導体膜と、前記半導体膜に接して形成され
た第2の絶縁膜と、前記第2の絶縁膜に接して形成され
た第2の電極とを有する薄膜トランジスタを用いた半導
体装置であって、 前記第1の電極と前記第2の電極は、前記半導体膜が有
するチャネル形成領域を間に挟んで重なり合っているこ
とを特徴とするゴーグル型ディスプレイ。
33. A first electrode, a first insulating film formed in contact with the first electrode, a semiconductor film formed in contact with the first insulating film, and a semiconductor film formed in contact with the semiconductor film. A semiconductor device using a thin film transistor having a second insulating film formed by: and a second electrode formed in contact with the second insulating film, wherein the first electrode and the second electrode are formed. The goggle type display is characterized in that the electrodes are overlapped with each other with a channel forming region of the semiconductor film interposed therebetween.
【請求項34】第1の電極と、前記第1の電極に接して
形成された第1の絶縁膜と、前記第1の絶縁膜に接して
形成された半導体膜と、前記半導体膜に接して形成され
た第2の絶縁膜と、前記第2の絶縁膜に接して形成され
た第2の電極とを有する薄膜トランジスタを用いた半導
体装置であって、 前記第1の電極と前記第2の電極は、前記半導体膜が有
するチャネル形成領域を間に挟んで重なり合っているこ
とを特徴とするビデオカメラ。
34. A first electrode, a first insulating film formed in contact with the first electrode, a semiconductor film formed in contact with the first insulating film, and a semiconductor film formed in contact with the semiconductor film. A semiconductor device using a thin film transistor having a second insulating film formed by: and a second electrode formed in contact with the second insulating film, wherein the first electrode and the second electrode are formed. The video camera is characterized in that the electrodes are overlapped with each other with a channel forming region of the semiconductor film interposed therebetween.
【請求項35】第1の電極と、前記第1の電極に接して
形成された第1の絶縁膜と、前記第1の絶縁膜に接して
形成された半導体膜と、前記半導体膜に接して形成され
た第2の絶縁膜と、前記第2の絶縁膜に接して形成され
た第2の電極とを有する薄膜トランジスタを用いた半導
体装置であって、 前記第1の電極と前記第2の電極は、前記半導体膜が有
するチャネル形成領域を間に挟んで重なり合っているこ
とを特徴とする携帯電話。
35. A first electrode, a first insulating film formed in contact with the first electrode, a semiconductor film formed in contact with the first insulating film, and a semiconductor film formed in contact with the semiconductor film. A semiconductor device using a thin film transistor having a second insulating film formed by: and a second electrode formed in contact with the second insulating film, wherein the first electrode and the second electrode are formed. The mobile phone is characterized in that the electrodes are overlapped with each other with the channel formation region of the semiconductor film interposed therebetween.
【請求項36】絶縁表面上に第1の電極及び第2の電極
を形成する工程と、 前記第1の電極及び第2の電極に接する第1の絶縁膜を
形成する工程と、 前記第1の絶縁膜に接する第1の半導体膜及び第2の半
導体膜を形成する工程と、 前記第1の半導体膜及び第2の半導体膜に接する第2の
絶縁膜を形成する工程と、 前記第1の絶縁膜及び前記第2の絶縁膜をエッチング
し、前記第1の電極の一部を露出させる工程と、 前記第2の絶縁膜に接し、なおかつ前記第1の電極の一
部と接する第3の電極と、前記第2の絶縁膜に接する第
4の電極とを形成する工程とを有し、 前記第1の電極と前記第3の電極は、前記第1の半導体
膜を間にはさんで重なり合っており、 前記第2の電極と前記第4の電極は、前記第2の半導体
膜を間にはさんで重なり合っていることを特徴とする半
導体装置の作製方法。
36. A step of forming a first electrode and a second electrode on an insulating surface; a step of forming a first insulating film in contact with the first electrode and the second electrode; Forming a first semiconductor film and a second semiconductor film in contact with the first insulating film, a step of forming a second insulating film in contact with the first and second semiconductor films, and Etching the insulating film and the second insulating film to expose a part of the first electrode; and a third step of contacting the second insulating film and contacting a part of the first electrode. And a fourth electrode in contact with the second insulating film, the first electrode and the third electrode sandwich the first semiconductor film between them. And the second electrode and the fourth electrode are overlapped with each other with the second semiconductor film interposed therebetween. A method for manufacturing a semiconductor device, characterized in that they are in conflict with each other.
【請求項37】絶縁表面上に第1の電極及び第2の電極
を形成する工程と、 前記第1の電極及び第2の電極に接する第1の絶縁膜を
形成する工程と、 前記第1の絶縁膜を化学的機械研磨により平坦化し、 平坦化された前記第1の絶縁膜に接する第1の半導体膜
及び第2の半導体膜を形成する工程と、 前記第1の半導体膜及び第2の半導体膜に接する第2の
絶縁膜を形成する工程と、 前記平坦化された第1の絶縁膜及び前記第2の絶縁膜を
エッチングし、前記第1の電極の一部を露出させる工程
と、 前記第2の絶縁膜に接し、なおかつ前記第1の電極の一
部と接する第3の電極と、前記第2の絶縁膜に接する第
4の電極とを形成する工程とを有し、 前記第1の電極と前記第3の電極は、前記第1の半導体
膜を間にはさんで重なり合っており、 前記第2の電極と前記第4の電極は、前記第2の半導体
膜を間にはさんで重なり合っていることを特徴とする半
導体装置の作製方法。
37. A step of forming a first electrode and a second electrode on an insulating surface; a step of forming a first insulating film in contact with the first electrode and the second electrode; Planarizing the insulating film by chemical mechanical polishing to form a first semiconductor film and a second semiconductor film in contact with the planarized first insulating film, and the first semiconductor film and the second semiconductor film. Forming a second insulating film in contact with the semiconductor film, and etching the planarized first insulating film and the second insulating film to expose a part of the first electrode. Forming a third electrode in contact with the second insulating film and in contact with a portion of the first electrode, and a fourth electrode in contact with the second insulating film, The first electrode and the third electrode are overlapped with each other with the first semiconductor film interposed therebetween. The method for manufacturing a semiconductor device, wherein the second electrode and the fourth electrode are overlapped with each other with the second semiconductor film interposed therebetween.
【請求項38】絶縁表面上に第1の電極及び第2の電極
を形成する工程と、 前記第1の電極及び第2の電極に接する第1の絶縁膜を
形成する工程と、 前記第1の絶縁膜に接する第1の半導体膜及び第2の半
導体膜を形成する工程と、 前記第1の半導体膜及び第2の半導体膜に接する第2の
絶縁膜を形成する工程と、 前記第2の絶縁膜に接する第3の電極及び第4の電極を
形成する工程と、 前記第3の電極及び第4の電極を覆って、前記第2の絶
縁膜に接する第3の絶縁膜を形成する工程と、 前記第1の絶縁膜、前記第2の絶縁膜及び前記第3の絶
縁膜をエッチングし、前記第1の電極の一部及び前記第
3の電極の一部を露出させる工程と、 前記第1の電極の一部及び前記第3の電極の一部に接す
る配線を形成する工程とを有し、 前記第1の電極と前記第3の電極は、前記第1の半導体
膜を間にはさんで重なり合っており、 前記第2の電極と前記第4の電極は、前記第2の半導体
膜を間にはさんで重なり合っていることを特徴とする半
導体装置の作製方法。
38. A step of forming a first electrode and a second electrode on an insulating surface; a step of forming a first insulating film in contact with the first electrode and the second electrode; Forming a first semiconductor film and a second semiconductor film in contact with the insulating film, and forming a second insulating film in contact with the first semiconductor film and the second semiconductor film; Forming a third electrode and a fourth electrode in contact with the insulating film, and forming a third insulating film in contact with the second insulating film, covering the third electrode and the fourth electrode. And a step of etching the first insulating film, the second insulating film, and the third insulating film to expose a part of the first electrode and a part of the third electrode, Forming a wiring in contact with a part of the first electrode and a part of the third electrode, And the third electrode sandwich and overlap the first semiconductor film, and the second electrode and the fourth electrode sandwich the second semiconductor film. A method for manufacturing a semiconductor device, wherein:
【請求項39】絶縁表面上に第1の電極及び第2の電極
を形成する工程と、 前記第1の電極及び第2の電極に接する第1の絶縁膜を
形成する工程と、 前記第1の絶縁膜を化学的機械研磨により平坦化する工
程と、 前記平坦化された第1の絶縁膜に接する第1の半導体膜
及び第2の半導体膜を形成する工程と、 前記第1の半導体膜及び第2の半導体膜に接する第2の
絶縁膜を形成する工程と、 前記第2の絶縁膜に接する第3の電極及び第4の電極を
形成する工程と、 前記第3の電極及び第4の電極を覆って、前記第2の絶
縁膜に接する第3の絶縁膜を形成する工程と、 前記平坦化された第1の絶縁膜、前記第2の絶縁膜及び
前記第3の絶縁膜をエッチングし、前記第1の電極の一
部及び前記第3の電極の一部を露出させる工程と、 前記第1の電極の一部及び前記第3の電極の一部に接す
る配線を形成する工程とを有し、 前記第1の電極と前記第3の電極は、前記第1の半導体
膜を間にはさんで重なり合っており、 前記第2の電極と前記第4の電極は、前記第2の半導体
膜を間にはさんで重なり合っていることを特徴とする半
導体装置の作製方法。
39. A step of forming a first electrode and a second electrode on an insulating surface; a step of forming a first insulating film in contact with the first electrode and the second electrode; Planarizing the insulating film by chemical mechanical polishing, forming a first semiconductor film and a second semiconductor film in contact with the planarized first insulating film, and the first semiconductor film And a step of forming a second insulating film in contact with the second semiconductor film, a step of forming a third electrode and a fourth electrode in contact with the second insulating film, the third electrode and the fourth electrode Forming a third insulating film in contact with the second insulating film so as to cover the electrode, and forming the flattened first insulating film, the second insulating film, and the third insulating film. Etching to expose a portion of the first electrode and a portion of the third electrode; Forming a wiring in contact with a part of the electrode and a part of the third electrode, the first electrode and the third electrode sandwich the first semiconductor film between them. 2. The method for manufacturing a semiconductor device, wherein the second electrode and the fourth electrode are overlapped with each other with the second semiconductor film interposed therebetween.
【請求項40】請求項36乃至請求項39のいずれか1
項において、 前記第1の半導体膜は、チャネル形成領域と、前記チャ
ネル形成領域を挟んでいる不純物領域とを有しており、 前記第1の電極と前記第3の電極は、前記チャネル形成
領域と重なっていることを特徴とする半導体装置の作製
方法。
40. Any one of claims 36 to 39.
In the paragraph 1, the first semiconductor film has a channel formation region and an impurity region sandwiching the channel formation region, and the first electrode and the third electrode have the channel formation region. A method for manufacturing a semiconductor device, characterized in that
【請求項41】請求項36乃至請求項40のいずれか1
項において、 前記第2の半導体膜は、チャネル形成領域と、前記チャ
ネル形成領域を挟んでいる不純物領域とを有しており、 前記第2の電極と前記第4の電極は、前記チャネル形成
領域と重なっていることを特徴とする半導体装置の作製
方法。
41. Any one of claims 36 to 40.
In the paragraph, the second semiconductor film has a channel formation region and an impurity region sandwiching the channel formation region, and the second electrode and the fourth electrode are the channel formation region. A method for manufacturing a semiconductor device, characterized in that
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