JP2003229433A - Method of manufacturing semiconductor device - Google Patents

Method of manufacturing semiconductor device

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JP2003229433A JP2002347455A JP2002347455A JP2003229433A JP 2003229433 A JP2003229433 A JP 2003229433A JP 2002347455 A JP2002347455 A JP 2002347455A JP 2002347455 A JP2002347455 A JP 2002347455A JP 2003229433 A JP2003229433 A JP 2003229433A
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清 加藤
Yoshimoto Kurokawa
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method of manufacturing semiconductor device which can form a plurality of TFTs having different characteristics on the same substrate. <P>SOLUTION: A gate metal is formed and the gate metal is partially etched for every TFT of required different characteristics to form the gate electrode. Namely, a resist mask is formed through exposure of resist for every TFT of required different characteristics. Using the resist mask, the gate metal is etched for every TFT of required different characteristics. In this case, the gate metal covering a semiconductor active layer of the TFT other than those where gate electrodes are being patterned is still covered with the resist. The gate electrode of each TFT can be formed under the optimized condition conforming to the required characteristics. Moreover, an impurity element is doped, as required, to the source region, drain region, Lov region and Loff region. <P>COPYRIGHT: (C)2003,JPO

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、薄膜トランジスタ
により構成される半導体装置の作製方法に関する。特
に、異なる電源電圧によって駆動する、複数の回路を有
する半導体装置の作製方法に関する。また、前記半導体
装置を用いた電子機器に関する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device including a thin film transistor. In particular, the present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device which has a plurality of circuits and is driven by different power supply voltages. Further, the present invention relates to an electronic device using the semiconductor device.

【従来の技術】近年、絶縁表面を有する基板上に形成さ
れた半導体薄膜を用いて薄膜トランジスタ(以下、TFT
と表記する)を構成し、TFTで形成した回路を有する
半導体装置の開発が進んでいる。TFTで形成した回路
を有する半導体装置の代表例として、アクティブマトリ
クス型の液晶表示装置や、アクティブマトリクス型のO
LED(Organic Light Emitting Diode)表示装置等が
知られている。
2. Description of the Related Art In recent years, a thin film transistor (hereinafter, referred to as a TFT) using a semiconductor thin film formed on a substrate having an insulating surface.
(Hereinafter, referred to as “)”, and a semiconductor device having a circuit formed of TFTs is under development. As a typical example of a semiconductor device having a circuit formed of TFTs, an active matrix liquid crystal display device or an active matrix O
An LED (Organic Light Emitting Diode) display device and the like are known.

【0002】ここで、TFTの作製方法についての例を挙
げる。説明には図9を用いる。
Here, an example of a method for manufacturing a TFT will be given. FIG. 9 is used for the description.

【0003】図9(A)に示すように、絶縁表面を有す
る基板1101上に、非晶質(アモルファス)半導体膜
を結晶化するなどの手法によって作製された多結晶半導
体膜をパターニングし、半導体活性層1102c及び1
102dが形成される。半導体活性層1102c及び1
102d上に、絶縁膜1103と、導電膜1104と、
レジスト1186が形成される。導電膜1104によっ
てTFTのゲート電極が形成されるため、導電膜110
4をゲートメタルとも呼ぶことにする。なお図9では、
ゲートメタルが、導電膜1104の単層構造で形成され
る例を示す。
As shown in FIG. 9A, a polycrystalline semiconductor film formed by a method such as crystallizing an amorphous semiconductor film is patterned on a substrate 1101 having an insulating surface to form a semiconductor. Active layers 1102c and 1
102d is formed. Semiconductor active layers 1102c and 1
An insulating film 1103, a conductive film 1104, and
A resist 1186 is formed. Since the gate electrode of the TFT is formed by the conductive film 1104, the conductive film 110
4 is also called a gate metal. In addition, in FIG.
An example in which the gate metal is formed to have a single-layer structure of the conductive film 1104 is shown.

【0004】レジスト1186を形成したら、ゲートメ
タルをパターニングするための、レジストマスクを作製
する。レジスト1186にパターンを露光し、レジスト
1186を感光させる。その後、現像を行うことによっ
て、図9(B)に示すような、レジストからなるマスク
(レジストマスク)1123、1124が形成される。
レジストマスク1123、1124を用いて、導電膜1
104をエッチングする。こうして、ゲート電極112
1と、ゲート電極1122とが作製される。その後、N
型を付与する不純物元素をドーピングする(ドーピング
1)。こうして、半導体活性層1102c、1102d
内にN型の不純物領域1125a、1125b、112
6a、1126bが形成される。
After forming the resist 1186, a resist mask for patterning the gate metal is prepared. The resist 1186 is exposed with a pattern to expose the resist 1186. Then, by developing, masks (resist masks) 1123 and 1124 made of resist as shown in FIG. 9B are formed.
Conductive film 1 using resist masks 1123 and 1124
Etch 104. Thus, the gate electrode 112
1 and the gate electrode 1122 are produced. Then N
An impurity element imparting a mold is doped (doping 1). Thus, the semiconductor active layers 1102c and 1102d
N-type impurity regions 1125a, 1125b, 112
6a, 1126b are formed.

【0005】次いで、図9(C)に示すように、レジス
トマスク1123、1124を除去し、新たにレジスト
マスク1128を形成する。その後、P型を付与する不
純物元素をドーピングする(ドーピング2)。こうし
て、半導体活性層1102d内に、不純物領域1129
a、1129bが形成される。ここで、不純物領域11
29a、1129bには、ドーピング1においてN型の
不純物元素が添加されている。しかし、ドーピング2に
おいてP型の不純物元素を高濃度で添加することによっ
て、不純物領域1129a、1129bはPチャネル型
TFTのソース領域及びドレイン領域として問題なく機能
する。
Next, as shown in FIG. 9C, the resist masks 1123 and 1124 are removed and a new resist mask 1128 is formed. After that, an impurity element imparting P-type conductivity is doped (doping 2). Thus, the impurity region 1129 is formed in the semiconductor active layer 1102d.
a, 1129b are formed. Here, the impurity region 11
N-type impurity elements in doping 1 are added to 29a and 1129b. However, by adding a P-type impurity element at a high concentration in doping 2, the impurity regions 1129a and 1129b are P-channel type.
It functions as a source region and a drain region of the TFT without any problem.

【0006】このようにして、Nチャネル型TFTと、
Pチャネル型TFTを形成することができる。
In this way, the N-channel type TFT,
A P-channel type TFT can be formed.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】近年、結晶質半導体膜
(典型的には多結晶膜)を活性層にしたTFT(以下、
多結晶TFTと記す)の電界効果移動度等の特性が向上
している。そのため、当該TFTを用いていろいろな機
能を備えた回路を形成することも可能となりつつある。
そこで、従来は単結晶基板上に作製していた回路を、ガ
ラス基板等の絶縁表面を有する基板上にTFTを用いて
形成することを期待され、試みがなされている。例え
ば、液晶表示装置等の表示装置の画素等が形成された基
板と同一の基板上に、TFTを用いて演算処理回路や、
記憶素子なども形成することが期待されている。
In recent years, a TFT having a crystalline semiconductor film (typically a polycrystalline film) as an active layer (hereinafter, referred to as
The characteristics such as field effect mobility of the polycrystalline TFT) are improved. Therefore, it is becoming possible to form circuits having various functions using the TFT.
Therefore, it is expected and attempted to form a circuit, which has been conventionally formed on a single crystal substrate, on a substrate having an insulating surface such as a glass substrate using a TFT. For example, on a substrate on which pixels of a display device such as a liquid crystal display device are formed, an arithmetic processing circuit using TFTs,
It is expected to form memory elements and the like.

【0008】ここで、絶縁表面を有する同一の基板上
に、TFTを用いて様々な回路を形成する場合では、そ
れぞれの回路の機能に応じて該回路を構成するTFTに
要求される特性は異なる。そのため、特性の異なるTF
Tを作り分ける必要がある。以下、回路の機能に応じて
該回路を構成するTFTに要求される特性の違いについ
て、具体例を挙げて説明する。
Here, when various circuits are formed using TFTs on the same substrate having an insulating surface, the characteristics required for the TFTs forming the circuits differ depending on the function of each circuit. . Therefore, TF with different characteristics
It is necessary to make T differently. Hereinafter, the difference in characteristics required for the TFTs forming the circuit according to the function of the circuit will be described with reference to specific examples.

【0009】例えば、アクティブマトリクス型の液晶表
示装置と演算処理回路とを、同一の基板上にTFTを用
いて形成しようとする場合を例に挙げる。アクティブマ
トリクス型の液晶表示装置は、マトリクス状に配置され
た複数の画素によって構成される画素部と、前記画素部
に映像信号を入力する駆動回路部(以下、画素駆動回路
部と表記する)を有する。
For example, a case where an active matrix type liquid crystal display device and an arithmetic processing circuit are to be formed on the same substrate by using TFTs will be described as an example. An active matrix type liquid crystal display device includes a pixel portion configured by a plurality of pixels arranged in a matrix and a drive circuit portion (hereinafter, referred to as a pixel drive circuit portion) that inputs a video signal to the pixel portion. Have.

【0010】図12に、アクティブマトリクス型の液晶
表示装置の画素部の構成の一例を示す。画素部には、複
数の信号線S1〜Sxと、走査線G1〜Gyが配置され
ている。信号線S1〜Sxと走査線G1〜Gyの交点毎
に、画素が配置されている。各画素はスイッチング素子
を有する。前記スイッチング素子は、走査線G1〜Gy
に入力される信号に応じて、信号線S1〜Sxに入力さ
れた映像信号の各画素への入力を選択する。図12にお
いて、前記スイッチング素子としてTFT(以下、画素
TFTと表記する)3002を示す。また、信号線S1
〜Sxより、画素に入力された信号を保持する保持容量
3001と、画素TFT3002を介して入力された映
像信号に応じて透過率が変化する液晶素子3003とを
有する。
FIG. 12 shows an example of the configuration of a pixel portion of an active matrix type liquid crystal display device. A plurality of signal lines S1 to Sx and scanning lines G1 to Gy are arranged in the pixel portion. Pixels are arranged at the intersections of the signal lines S1 to Sx and the scanning lines G1 to Gy. Each pixel has a switching element. The switching elements include scan lines G1 to Gy.
The input of the video signal input to the signal lines S1 to Sx to each pixel is selected according to the signal input to the pixel. In FIG. 12, a TFT (hereinafter referred to as a pixel TFT) 3002 is shown as the switching element. In addition, the signal line S1
From Sx to Sx, a storage capacitor 3001 that holds a signal input to a pixel and a liquid crystal element 3003 whose transmittance changes according to a video signal input through a pixel TFT 3002 are included.

【0011】各画素において、画素TFT3002のゲ
ート電極は走査線G1〜Gyのうちの1本に接続される。
画素TFT3002のソース領域またはドレイン領域の
一方は、信号線S1〜Sxのうちの1本に接続され、も
う一方は保持容量3001の一方の電極及び液晶素子3
003の一方の電極に接続される。
In each pixel, the gate electrode of the pixel TFT 3002 is connected to one of the scanning lines G1 to Gy.
One of a source region and a drain region of the pixel TFT 3002 is connected to one of the signal lines S1 to Sx, and the other is connected to one electrode of the storage capacitor 3001 and the liquid crystal element 3.
003 to one electrode.

【0012】画素を構成する画素TFT3002は、オ
フ電流が少ないことが要求される。これは、漏れ電流に
よって、各画素に配置された液晶素子3003の電極間
に印加される電圧が変化し、透過率が変化して、画像が
乱れるのを防ぐためである。また、画素TFT3002
を介して画像を視認するタイプ(以下、透過型と表記す
る)の液晶表示装置では、開口率を上げるため、画素T
FT3002を微細化することが要求される。さらに、
液晶素子3003の電極間には、通常、16V程度の電
圧が印加されている。そのため、画素TFT3002等
は、16V程度の耐圧性が要求される。よって、ゲート
電極と重なる低濃度不純物領域(以下、Lov領域と表
記する)や、ゲート電極と重ならない低濃度不純物領域
(以下、Loff領域と表記する)を有する構造のTF
Tとするのが望ましい。
The pixel TFT 3002 forming a pixel is required to have a small off current. This is to prevent the leakage current from changing the voltage applied between the electrodes of the liquid crystal element 3003 arranged in each pixel, changing the transmittance, and disturbing the image. Also, the pixel TFT 3002
In a liquid crystal display device of a type in which an image is visually recognized through the liquid crystal display device (hereinafter, referred to as a transmission type), the pixel T
It is required to miniaturize the FT3002. further,
A voltage of about 16 V is usually applied between the electrodes of the liquid crystal element 3003. Therefore, the pixel TFT 3002 and the like are required to have a withstand voltage of about 16V. Therefore, the TF having a structure including a low-concentration impurity region (hereinafter referred to as a Lov region) which overlaps with the gate electrode and a low-concentration impurity region (hereinafter referred to as a Loff region) which does not overlap with the gate electrode
It is desirable to set to T.

【0013】一方、画素駆動回路部を構成するTFT
(以下、画素駆動回路用TFTと表記する)は、画素T
FTほどに、オフ電流の低減や、微細化が要求されな
い。ただし、16V程度の電源電圧によって動作するた
め、耐圧性が要求される。
On the other hand, a TFT which constitutes a pixel drive circuit section
(Hereinafter, referred to as a pixel drive circuit TFT) is a pixel T
The reduction of off-current and miniaturization are not required as much as FT. However, since it operates with a power supply voltage of about 16 V, withstand voltage is required.

【0014】演算処理回路では、高い駆動周波数が要求
される。そのため、演算回路を構成するTFTには、キ
ャリアの移動度の向上及び微細化が求められる。一方、
微細化したTFTによって作製した演算回路は、3〜5
V程度の電源電圧で動作可能となり、TFTの耐圧性
は、画素TFTや画素駆動回路用TFTほどには要求さ
れない。
A high driving frequency is required in the arithmetic processing circuit. Therefore, the TFT forming the arithmetic circuit is required to have improved carrier mobility and miniaturization. on the other hand,
The arithmetic circuit manufactured by the miniaturized TFT is 3 to 5
It becomes possible to operate with a power supply voltage of about V, and the withstand voltage of the TFT is not required as much as the pixel TFT or the pixel drive circuit TFT.

【0015】上述の要求される特性に応じて、TFTを
作り分ける必要がある。
It is necessary to manufacture different TFTs according to the above-mentioned required characteristics.

【0016】そこで本発明は、同一基板上に、それぞれ
が異なる特性を有する、または、デザインルールが異な
る、複数のTFTを作り分けることが可能な半導体装置
の作製方法を提供することを課題とする。
Therefore, it is an object of the present invention to provide a method for manufacturing a semiconductor device, which has different characteristics on the same substrate or different TFTs and different design rules from each other. .

【0017】[0017]

【課題を解決するための手段】上述した課題を解決する
ために、本発明においては以下の手段を講じる。
In order to solve the above-mentioned problems, the present invention takes the following measures.

【0018】ゲートメタルを成膜し、要求される特性の
異なるTFT毎に、前記ゲートメタルを部分的にエッチ
ングし、ゲート電極を作製する作製方法とする。つま
り、要求される特性の異なるTFT毎に、レジストを露
光してレジストマスクを作製する。前記レジストマスク
を用いて、要求される特性の異なるTFT毎に、ゲート
メタルのエッチングを行う。ここで、ゲート電極をパタ
ーニング中のTFT以外のTFTの半導体活性層を覆う
ゲートメタルは、レジストマスクで覆っておく。各TF
Tのゲート電極作製工程は、要求される特性に合わせて
最適化された条件で行えばよい。
A method for producing a gate electrode is to form a gate metal, and partially etch the gate metal for each TFT having different required characteristics. That is, a resist mask is produced by exposing the resist for each TFT having different required characteristics. Using the resist mask, the gate metal is etched for each TFT having different required characteristics. Here, the gate metal which covers the semiconductor active layer of the TFT other than the TFT whose gate electrode is being patterned is covered with a resist mask. Each TF
The gate electrode manufacturing process of T may be performed under conditions optimized according to the required characteristics.

【0019】ここで、成膜されるゲートメタルは、単層
構造であってもよいし、2層の積層構造としてもよい
し、2層以上の多層構造としてもよい。
Here, the deposited gate metal may have a single layer structure, a laminated structure of two layers, or a multilayer structure of two or more layers.

【0020】なお、ゲートメタル成膜までの工程は、同
一基板上に形成されたTFTに関して同一とすることが
できる。また、同一基板上に形成された全てのTFTに
おいて、ゲート電極を作製した後の工程を共通とするこ
とが可能である。なお必ずしも、同一基板上に形成され
た全てのTFTにおいて、ゲート電極形成以外の全ての
工程を共通とする必要はない。該工程の一部を共通とす
ることができる。こうして、より少ないマスク枚数で、
異なる特性を有する、複数のTFTを作り分けることが
可能である。
The steps up to gate metal film formation can be the same for TFTs formed on the same substrate. Further, in all TFTs formed on the same substrate, it is possible to use the same process after forming the gate electrode. Note that it is not always necessary that all TFTs formed on the same substrate have the same steps except for the gate electrode formation. Some of the steps can be common. Thus, with fewer masks,
It is possible to create a plurality of TFTs having different characteristics.

【0021】要求される特性の異なるTFT毎に、ゲー
トメタルのエッチングの手法を変え、作製されるゲート
電極の形状を変えることができる。例えば、テーパー状
の端部を有する形状のゲート電極を備えたTFTと、ほ
ぼ垂直な端部を有する形状のゲート電極を備えたTFT
とを作り分けることができる。テーパー状の端部を有す
る形状のゲート電極を備えたTFTでは、テーパー部を
介して、不純物元素をドーピングし、自己整合的に、低
濃度不純物領域を形成することが可能である。よって、
耐圧性に優れた構成のTFTが得られる。ここで、端部
がテーパー状のゲート電極を有するTFTでは、ゲート
長及びゲート幅を小さくすることが困難である。つまり
微細化には適しない。一方、ほぼ垂直な端部を有する形
状のゲート電極を備えたTFTは、微細化に適した形状
である。こうして、要求される特性に応じて、TFTの
ゲート電極の形状を変えることができる。
The shape of the gate electrode to be formed can be changed by changing the method of etching the gate metal for each TFT having different required characteristics. For example, a TFT having a gate electrode having a shape having a tapered end portion and a TFT having a gate electrode having a shape having a substantially vertical end portion.
And can be made differently. In a TFT provided with a gate electrode having a tapered end portion, it is possible to dope an impurity element through the tapered portion and form a low-concentration impurity region in a self-aligned manner. Therefore,
It is possible to obtain a TFT having a structure with excellent pressure resistance. Here, it is difficult to reduce the gate length and the gate width in a TFT having a tapered gate electrode at the end. That is, it is not suitable for miniaturization. On the other hand, a TFT provided with a gate electrode having a shape having substantially vertical ends has a shape suitable for miniaturization. Thus, the shape of the gate electrode of the TFT can be changed according to the required characteristics.

【0022】端部がテーパー状のゲート電極を形成する
のと同時に、ゲートメタルをエッチングすることによっ
て配線を形成することができる。この配線の形状は、テ
ーパー状の端部を有する。テーパー状の端部を有する配
線では、該配線の上部に形成する膜の段切れを防止し、
不良を低減することができる。
The wiring can be formed by etching the gate metal at the same time as forming the gate electrode having the tapered end portion. The shape of this wiring has a tapered end. A wiring having a tapered end portion prevents disconnection of a film formed on the wiring,
Defects can be reduced.

【0023】ほぼ垂直な端部を有する形状のゲート電極
を形成するのと同時に、ゲートメタルをエッチングする
ことによって配線を形成することができる。この配線の
形状は、ほぼ垂直な端部を有する。ほぼ垂直な端部を有
する配線は、同じ断面積のテーパー状の端部を有する配
線と比較して、配線幅(L)と配線間隔(S)の比L/
Sを小さくすることが可能である。よって、垂直な端部
を有する配線は、集積化に適した形状である。こうし
て、半導体装置の部分に応じて、配線の形状を変えるこ
とができる。
The wiring can be formed by etching the gate metal at the same time as forming the gate electrode having a shape having substantially vertical ends. The shape of this wiring has substantially vertical ends. The wiring having a substantially vertical end portion has a ratio L / L between the wiring width (L) and the wiring interval (S) as compared with a wiring having a tapered end portion having the same cross-sectional area.
It is possible to reduce S. Therefore, the wiring having the vertical end portion has a shape suitable for integration. Thus, the shape of the wiring can be changed according to the portion of the semiconductor device.

【0024】また、要求される特性の異なるTFT毎
に、ゲート電極をパターニングする際に用いるレジスト
の露光手段を変える。こうして、ゲート電極のパターニ
ングの解像度を変えることができる。なお、露光手段と
は、露光条件や露光装置を示すものとする。また、露光
装置とは、レジストを露光する放射エネルギー源(光電
源、電子線源、またはX線源)を有し、放射エネルギー
源を用いて原画(レクチルまたはマスク)上のパターン
をレジストに露光させる装置である。使用可能な露光装
置としては、縮小投影露光装置(通称、ステッパ−)
や、等倍投影露光装置であるミラープロジェクション方
式の露光装置(以下、MPAと表記する)が挙げられる
が、これに限定されない。公知の露光装置を自由に用い
ることができる。露光条件とは、露光に用いる放射エネ
ルギー源の波長や、原画(レクチルまたはマスク)をレ
ジストに露光する際の倍率、レジストの材料、露光時間
等を含むものとする。
Further, the exposure means of the resist used when patterning the gate electrode is changed for each TFT having different required characteristics. In this way, the patterning resolution of the gate electrode can be changed. Note that the exposure means indicates an exposure condition and an exposure device. The exposure apparatus has a radiant energy source (optical power source, electron beam source, or X-ray source) for exposing the resist, and the radiant energy source is used to expose the pattern on the original image (reticle or mask) onto the resist. Device. As the usable exposure apparatus, a reduction projection exposure apparatus (commonly known as a stepper)
Another example is a mirror projection type exposure apparatus (hereinafter, referred to as MPA) which is a 1 × projection exposure apparatus, but is not limited thereto. A known exposure device can be used freely. The exposure conditions include the wavelength of the radiant energy source used for the exposure, the magnification for exposing the resist to the original image (reticle or mask), the resist material, the exposure time, and the like.

【0025】また、各TFTのソース領域、ドレイン領
域、Lov領域、Loff領域等を形成するために、必
要に応じて、不純物元素のドーピングを行う。
Further, in order to form a source region, a drain region, a Lov region, a Loff region, etc. of each TFT, doping with an impurity element is performed as necessary.

【0026】本発明の半導体装置の作製方法の例につい
て、図1を用いて説明する。本発明の半導体装置の作製
方法の典型的な例を、図1(A)に示す。図1(A)に
おいて、それぞれ要求される特性が異なる第1のTFT
と第2のTFTとを同一基板上に作製する工程について
説明する。
An example of a method for manufacturing a semiconductor device of the present invention will be described with reference to FIGS. A typical example of a method for manufacturing a semiconductor device of the present invention is shown in FIG. In FIG. 1A, a first TFT having different required characteristics
A process of manufacturing the first TFT and the second TFT on the same substrate will be described.

【0027】第1のTFT及び第2のTFTの各半導体
活性層上に、共通に、ゲート絶縁膜、ゲートメタル、レ
ジストを順に成膜する(ゲートメタル及びレジスト成
膜)。その後、第1の露光をおこなって、第1のTFT
のゲート電極を作製するためのレジストマスクを形成す
る。その後、当該レジストマスクを用いてゲートメタル
をエッチングし、第1のTFTのゲート電極を作製する
(第1のTFTのゲート電極作製)。この後、不純物元
素のドーピングを行う。第1のTFTに関して、第1の
露光、ゲート電極の作製、ドーピング等の工程を行う間
は、第2のTFTに対応する半導体活性層上のゲートメ
タルは、エッチングされないようにレジストマスクによ
って覆われる。
A gate insulating film, a gate metal, and a resist are sequentially formed in common on each semiconductor active layer of the first TFT and the second TFT (gate metal and resist film formation). After that, the first exposure is performed and the first TFT is
A resist mask for forming the gate electrode of is formed. After that, the gate metal is etched using the resist mask to manufacture the gate electrode of the first TFT (manufacture of the gate electrode of the first TFT). After that, doping with an impurity element is performed. The gate metal on the semiconductor active layer corresponding to the second TFT is covered with a resist mask so as not to be etched while performing steps such as the first exposure, the formation of the gate electrode, and the doping with respect to the first TFT. .

【0028】次いで、前記レジストマスクを剥離した
後、第1のTFTと第2のTFTを形成する領域を覆う
ように、新たにレジストを成膜する(レジスト成膜)。
その後、第2の露光をおこなって、第2のTFTのゲー
ト電極を作製するためのレジストマスクを形成する。そ
の後、当該レジストマスクを用いてゲートメタルをエッ
チングし、第2のTFTのゲート電極を作製する(第2
のTFTのゲート電極作製)。この後、不純物元素のド
ーピングを行う。第2のTFTに関して、第2の露光、
ゲート電極の作製、ドーピング等の工程を行う間は、第
1のTFTに対応する半導体活性層上のゲートメタル
は、エッチングされないようにレジストマスクによって
覆われる。
Next, after removing the resist mask, a new resist film is formed so as to cover the regions for forming the first TFT and the second TFT (resist film formation).
After that, second exposure is performed to form a resist mask for forming a gate electrode of the second TFT. After that, the gate metal is etched using the resist mask to form the gate electrode of the second TFT (second
Fabrication of TFT gate electrode). After that, doping with an impurity element is performed. For the second TFT, the second exposure,
The gate metal on the semiconductor active layer corresponding to the first TFT is covered with a resist mask so as not to be etched while performing steps such as fabrication of the gate electrode and doping.

【0029】こうして、第1のTFTと、第2のTFT
を作り分ける。
Thus, the first TFT and the second TFT
Make differently.

【0030】なお、各TFT(第1のTFT、第2のT
FT)それぞれのゲート電極の作製工程において、ゲー
トメタルのエッチングを段階的に行い、その間に不純物
元素のドーピング工程を行っても良い。
Each TFT (first TFT, second T
FT) In the step of forming each gate electrode, the gate metal may be etched stepwise, and the impurity element doping step may be performed in the meantime.

【0031】以下に、第1のTFTや第2のTFTのゲ
ート電極を作製工程において、ゲートメタルのエッチン
グを段階的に行い、その間に不純物元素のドーピング工
程を行う例を、図1(D)に示す。なお、図1(D)で
は、第1のTFTまたは第2のTFTのどちらか一方の
ゲート電極の作製工程にのみ注目し、説明する。
In the following, an example in which the gate metal is etched stepwise in the step of forming the gate electrodes of the first TFT and the second TFT, and the impurity element doping step is performed in the meantime is shown in FIG. Shown in. Note that in FIG. 1D, only the manufacturing process of the gate electrode of either the first TFT or the second TFT will be focused and described.

【0032】図1(D)に示すように、1回目のゲート
メタルのエッチング(ゲートメタルエッチング1)を行
った後、不純物元素のドーピングを行う。次いで、2回
目のゲートメタルのエッチング(ゲートメタルエッチン
グ2)を行った後、不純物元素のドーピングを行う。更
に、3回目のゲートメタルのエッチング(ゲートメタル
エッチング3)によって、ゲート電極を作製する。
As shown in FIG. 1D, after the first gate metal etching (gate metal etching 1), the impurity element is doped. Next, after the second gate metal etching (gate metal etching 2) is performed, doping with an impurity element is performed. Further, the gate electrode is produced by the third etching of the gate metal (gate metal etching 3).

【0033】ここで、上記2回のドーピングにおいて、
不純物元素のドーピングにおけるマスクとなるゲートメ
タルの形状を変化させる。こうして半導体活性層中に、
2回のドーピングの両方によって不純物元素が添加され
る領域と、ゲートメタルエッチング2を行った後のドー
ピングの工程のみによって不純物元素が添加される領域
とを形成することができる。こうして半導体活性層中
に、不純物元素が高濃度で添加された領域と、低濃度で
添加された領域とを作製する。
Here, in the above two times of doping,
The shape of the gate metal serving as a mask in doping with an impurity element is changed. Thus, in the semiconductor active layer,
It is possible to form a region to which the impurity element is added by both of the two dopings and a region to which the impurity element is added only by the doping process after the gate metal etching 2. In this way, a region in which the impurity element is added at a high concentration and a region in which the impurity element is added at a low concentration are formed in the semiconductor active layer.

【0034】図1(D)に示したような工程を、図1
(A)におけるゲート電極の作製工程(第1のTFTの
ゲート電極作製工程や第2のTFTのゲート電極作製工
程)において行ってもよい。
The process as shown in FIG.
It may be performed in the step of forming the gate electrode in (A) (the step of forming the gate electrode of the first TFT and the step of forming the gate electrode of the second TFT).

【0035】図1(D)に示したようなゲートの作製工
程を行うTFTに関しては、その後の不純物元素のドー
ピングの工程は、必ずしも必要ではない。
The subsequent step of doping the impurity element is not always necessary for the TFT in which the gate manufacturing step as shown in FIG. 1D is performed.

【0036】図1(B)は、図1(A)とは異なる本発
明の半導体装置の作製方法の例である。図1(A)に示
した工程では、各TFT(第1のTFT、第2のTF
T)のゲート電極を作製した後、それぞれ不純物元素の
ドーピングを行う。しかし、図1(B)に示す作製方法
では、第1のTFTのゲート電極を作製した後、不純物
元素のドーピングを行わず、第2のTFTのゲート電極
の作製を行う。そして最後に、不純物元素のドーピング
の工程を第1のTFTと第2のTFTに対して共通に行
うことによって、第1のTFTと第2のTFTを作製す
る。図1(B)に示した工程では、図1(A)と比較し
てドーピングの回数が少なく、作製工程を削減すること
ができる。
FIG. 1B shows an example of a method for manufacturing a semiconductor device of the present invention which is different from that in FIG. In the process shown in FIG. 1A, each TFT (first TFT, second TF
After forming the gate electrode of T), doping with an impurity element is performed. However, in the manufacturing method shown in FIG. 1B, after the gate electrode of the first TFT is manufactured, the gate electrode of the second TFT is manufactured without doping the impurity element. Then, finally, the first TFT and the second TFT are manufactured by performing the step of doping the impurity element in common for the first TFT and the second TFT. In the step shown in FIG. 1B, the number of times of doping is smaller than that in FIG. 1A, and the number of manufacturing steps can be reduced.

【0037】図1(C)は、図1(A)や図1(B)と
異なる本発明の半導体装置の作製方法の例である。図1
(C)に示す作製方法は、図1(A)に示す作製方法と
図1(B)に示す作製方法の組み合わせである。つま
り、第1のTFTの作製におけるドーピング工程の一部
と、第2のTFTの作製におけるドーピング工程の一部
とを同時に行う作製方法である。第1のTFTの作製工
程と第2のTFTの作製工程のドーピング工程の一部を
同時に行うので、図1(A)の作製方法と比較して作製
工程を簡略化することができる。一方、第1のTFTの
作製工程と第2のTFTの作製工程それぞれにおいて
も、ドーピング工程を行うので、図1(B)の作製方法
に対して、不純物元素のドーピングの際の条件を第1の
TFTと第2のTFTとで変えることもできる。
FIG. 1C is an example of a method for manufacturing a semiconductor device of the present invention, which is different from those in FIGS. 1A and 1B. Figure 1
The manufacturing method illustrated in (C) is a combination of the manufacturing method illustrated in FIG. 1A and the manufacturing method illustrated in FIG. In other words, this is a manufacturing method in which part of the doping step in manufacturing the first TFT and part of the doping step in manufacturing the second TFT are performed at the same time. Since part of the doping step of the manufacturing process of the first TFT and the manufacturing process of the second TFT is performed at the same time, the manufacturing process can be simplified as compared with the manufacturing method of FIG. On the other hand, since the doping process is performed in each of the manufacturing process of the first TFT and the manufacturing process of the second TFT, the condition for doping the impurity element is set to the first in the manufacturing method of FIG. It is also possible to change the TFT and the second TFT.

【0038】なお、各TFT(第1のTFT、第2のT
FT)それぞれのゲート電極の作製工程において、ゲー
トメタルのエッチングを段階的に行い、その間に不純物
元素のドーピング工程を行っても良い。例えば、図1
(D)に示したような工程を、図1(C)におけるゲー
ト電極の作製工程(第1のTFTのゲート電極作製工程
や第2のTFTのゲート電極作製工程)において行って
もよい。図1(D)に示したようなゲートの作製工程を
行うTFTに関しては、その後の不純物元素のドーピン
グの工程は、必ずしも必要ではない。
Each TFT (first TFT, second T
FT) In the step of forming each gate electrode, the gate metal may be etched stepwise, and the impurity element doping step may be performed in the meantime. For example, in FIG.
The step as shown in FIG. 1D may be performed in the step of forming the gate electrode in FIG. 1C (step of forming the gate electrode of the first TFT and step of forming the gate electrode of the second TFT). The subsequent step of doping the impurity element is not always necessary for the TFT in which the gate manufacturing step shown in FIG. 1D is performed.

【0039】なお、図1(A)〜図1(C)に示した作
製方法それぞれにおいて、第1の露光の工程において用
いる露光手段と、第2の露光の工程において用いる露光
手段とは、同じとすることもできるし、異ならせること
も可能である。第1の露光の工程において用いる露光手
段と、第2の露光の工程において用いる露光手段とを、
異ならせる例を以下に挙げる。
In each of the manufacturing methods shown in FIGS. 1A to 1C, the exposure means used in the first exposure step and the exposure means used in the second exposure step are the same. Can be different or different. An exposure means used in the first exposure step and an exposure means used in the second exposure step,
The following are examples of making them different.

【0040】例えば、第1のTFTに対して、第2のT
FTの方が微細化を求められる場合、第1の露光の工程
に用いる光の波長に対して、第2の露光の工程に用いる
光の波長は、短いものにする。また例えば、第1のTF
Tに対して、第2のTFTの方が微細化を求められる場
合、第1の露光の工程では、MPAを用いて露光を行
い、第2の露光の工程では、ステッパーを用いて露光を
行う。
For example, for the first TFT, the second T
When FT is required to be finer, the wavelength of light used in the second exposure step is shorter than the wavelength of light used in the first exposure step. Also, for example, the first TF
When the second TFT is required to be finer than T, exposure is performed using MPA in the first exposure step and exposure is performed using a stepper in the second exposure step. .

【0041】第1のTFTと第2のTFTのゲート電極
形成のためのレジストマスク作製において、露光手段を
変える手法について図11を用いて説明する。
A method of changing the exposure means in the formation of the resist mask for forming the gate electrodes of the first TFT and the second TFT will be described with reference to FIG.

【0042】図11(A)に示すように、基板上に、第
1の露光の工程により得られたレジストマスクによりゲ
ート電極がパターニングされるTFT(第1のTFT)
を有する領域(第1の領域)と、第2の露光の工程によ
り得られたレジストマスクによりゲート電極がパターニ
ングされるTFT(第2のTFT)を有する領域(第2
の領域)とを作り分けることができる。
As shown in FIG. 11A, a TFT (first TFT) having a gate electrode patterned on a substrate by a resist mask obtained by the first exposure process.
Region (first region) and a region (second region) having a TFT (second TFT) whose gate electrode is patterned by the resist mask obtained by the second exposure process.
Area).

【0043】ここで、第1のTFTのゲート電極作製と
第2のTFTのゲート電極作製とにおいて、微細化が求
められる方のTFTのゲート電極作製を後に行うことが
望ましい。こうして、第1のTFTのゲート電極作製の
工程において、ゲートメタルをエッチングすることによ
って形成される配線と、第2のTFTのゲート電極作製
の工程において、ゲートメタルをエッチングすることに
よって形成される配線とを、滑らかに接続することが可
能である。
Here, it is desirable that the fabrication of the gate electrode of the first TFT and the fabrication of the gate electrode of the second TFT be performed after the fabrication of the gate electrode of the TFT that requires miniaturization. Thus, the wiring formed by etching the gate metal in the step of forming the gate electrode of the first TFT and the wiring formed by etching the gate metal in the step of forming the gate electrode of the second TFT. It is possible to connect and smoothly.

【0044】また、第1の露光工程、第2の露光工程そ
れぞれを、複数の露光手段を用いて行っても良い。例え
ば、図11(B)に示すように、第1の露光の工程によ
り得られたレジストマスクによりゲート電極がパターニ
ングされる領域(第1の領域)を、第1の露光手段及び
第1の露光手段とは異なる第2の露光手段の両方を用い
て形成したレジストマスクを用いてパターニングするこ
とが可能である。つまり、第1の露光手段と第2の露光
手段とに共通に用いることが可能なレジストを成膜した
後、第1の領域において第1の露光手段で露光を行う。
その後続けて第2の露光手段で露光を行う。最後に、現
像を行ってレジストマスクを形成してもよい。
Further, each of the first exposure step and the second exposure step may be performed using a plurality of exposure means. For example, as shown in FIG. 11B, a region (first region) where the gate electrode is patterned by the resist mask obtained by the first exposure process is used as the first exposure means and the first exposure. It is possible to perform patterning using a resist mask formed by using both the second exposure means different from the means. That is, after forming a resist film that can be commonly used for both the first exposure unit and the second exposure unit, exposure is performed by the first exposure unit in the first region.
After that, exposure is performed by the second exposure unit. Finally, development may be performed to form a resist mask.

【0045】なお、図1における第1のTFTの作製工
程、第2のTFTの作製工程それぞれにおいて、ゲート
メタルのエッチングに必要なレジストマスク以外に新た
にレジストマスクを形成し、特定の領域に選択的に不純
物元素を添加しても良い。こうしてゲート電極によって
自己整合的には形成されない不純物領域を形成すること
も可能である。
In each of the manufacturing process of the first TFT and the manufacturing process of the second TFT in FIG. 1, a resist mask is newly formed in addition to the resist mask required for etching the gate metal, and a specific region is selected. An impurity element may be added as an option. In this way, it is possible to form an impurity region which is not formed by the gate electrode in a self-aligned manner.

【0046】また、ゲート電極の側面に絶縁物によって
サイドウォールを形成してもよい。さらに、該サイドウ
ォールをマスクとして不純物元素を添加し、LDD領域
を形成してもよい。特に、微細化が要求されるTFTに
おいてLDD領域等を形成する場合は、レジストマスク
を用いてLDD領域を形成するより、上述のサイドウォ
ールを用いた手法の方がマスクを正確に位置合わせ可能
なため好ましい。
In addition, a sidewall may be formed on the side surface of the gate electrode with an insulator. Further, the LDD region may be formed by adding an impurity element using the sidewall as a mask. In particular, when forming an LDD region or the like in a TFT that requires miniaturization, the mask using the above-described sidewall method can align the mask more accurately than forming the LDD region using a resist mask. Therefore, it is preferable.

【0047】なお、図1における第1のTFTのゲート
電極の作製工程において、極性の異なる2つのTFTに
対応するゲート電極を同時に作製してもよい。また、図
1における第2のTFTのゲート電極の作製工程におい
て、極性の異なる2つのTFTに対応するゲート電極を
同時に作製してもよい。この際、第1のTFTの作製工
程や第2のTFTの作製工程では、それぞれの極性のT
FTに応じて、不純物元素のドーピングの条件を変える
必要が生じる。そのため、ゲートメタルのエッチングの
際に必要なレジストマスク以外に新たにレジストマスク
を形成し、特定の領域に選択的に不純物元素を添加して
もよい。
In the step of manufacturing the gate electrode of the first TFT shown in FIG. 1, the gate electrodes corresponding to two TFTs having different polarities may be manufactured at the same time. Further, in the step of manufacturing the gate electrode of the second TFT in FIG. 1, gate electrodes corresponding to two TFTs having different polarities may be manufactured at the same time. At this time, in the manufacturing process of the first TFT and the manufacturing process of the second TFT, T of each polarity is used.
It is necessary to change the doping condition of the impurity element according to the FT. Therefore, a resist mask may be newly formed in addition to the resist mask required for etching the gate metal, and the impurity element may be selectively added to a specific region.

【0048】また、第1のTFT及び第2のTFTの半
導体活性層を形成する半導体膜は、連続発振のレーザ光
を用いたレーザアニ−ルによって結晶化されてもよい。
The semiconductor film forming the semiconductor active layers of the first TFT and the second TFT may be crystallized by laser annealing using continuous wave laser light.

【0049】なお、図1では、2回の露光工程(第1の
露光、第2の露光)によって、TFTのゲート電極を作
り分ける工程について示したが、これに限定されない。
本発明は、複数の露光工程を有し、それぞれの露光工程
毎に、TFTのゲート電極を作り分ける工程に適用する
ことが可能である。
Although FIG. 1 shows a process of separately forming the gate electrode of the TFT by two exposure processes (first exposure and second exposure), the present invention is not limited to this.
The present invention has a plurality of exposure steps, and can be applied to a step of forming a gate electrode of a TFT for each exposure step.

【0050】こうして、同一基板上に、それぞれが異な
る特性を有する、または、デザインルールが異なる、複
数のTFTを作り分けることが可能な、半導体装置の作
製方法を提供することができる。
In this way, it is possible to provide a method for manufacturing a semiconductor device in which a plurality of TFTs having different characteristics or different design rules can be separately manufactured on the same substrate.

【0051】本発明によって、同一基板上に、様々な機
能を有する回路を作製することが可能である。こうし
て、従来ICチップ等で外付けされていたような回路も
同一基板上に作製し、装置を小型・軽量化することがで
きる。また、より少ないマスク枚数で、異なる特性を有
する、複数のTFTを作り分けることが可能であるた
め、工程数の増加を低減し、コストを低く抑えることが
できる。
According to the present invention, circuits having various functions can be manufactured on the same substrate. In this way, it is possible to fabricate a circuit, which has been conventionally mounted externally with an IC chip or the like, on the same substrate, and to reduce the size and weight of the device. In addition, since it is possible to separately produce a plurality of TFTs having different characteristics with a smaller number of masks, it is possible to reduce an increase in the number of steps and keep costs low.

【0052】[0052]

【発明の実施の形態】(実施の形態1)本実施の形態で
は、本発明の半導体装置の作製方法の一例を、図2を用
いて説明する。なお、本実施の形態1において示す作製
工程例は、課題を解決するための手段において、図1
(C)に示した例に相当する。特に、図1(C)におけ
る第1のTFTのゲート電極作製において、図1(D)
に示したパターンの工程を用い、且つ、第1のTFTの
ゲート電極作製直後のドーピングを省略する例に相当す
る。
(Embodiment Mode 1) In this embodiment mode, an example of a method for manufacturing a semiconductor device of the present invention will be described with reference to FIGS. Note that the manufacturing process example shown in Embodiment Mode 1 is different from that shown in FIG.
This corresponds to the example shown in (C). In particular, in manufacturing the gate electrode of the first TFT in FIG.
This corresponds to an example in which the step of the pattern shown in (3) is used and the doping immediately after the gate electrode of the first TFT is formed is omitted.

【0053】図2(A)において、基板101は、石英
基板、シリコン基板、金属基板又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る。また本作製工程の
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
用いても良い。本実施の形態ではバリウムホウケイ酸ガ
ラス、アルミノホウケイ酸ガラス等のガラスからなる基
板101を用いる。
In FIG. 2A, as the substrate 101, a quartz substrate, a silicon substrate, a metal substrate or a stainless steel substrate having an insulating film formed on its surface is used. Alternatively, a plastic substrate having heat resistance that can withstand the processing temperature of this manufacturing process may be used. In this embodiment mode, a substrate 101 made of glass such as barium borosilicate glass or aluminoborosilicate glass is used.

【0054】次いで、基板101上に酸化珪素膜、窒化
珪素膜又は酸化窒化珪素膜などの絶縁膜から成る下地膜
(図示せず)を形成する。下地膜は、前記絶縁膜の単層
構造でも前記絶縁膜を2層以上積層させた構造であって
も良い。
Next, a base film (not shown) made of an insulating film such as a silicon oxide film, a silicon nitride film or a silicon oxynitride film is formed on the substrate 101. The base film may have a single-layer structure of the insulating film or a structure in which two or more insulating films are laminated.

【0055】本実施の形態では、下地膜の1層目とし
て、プラズマCVD法を用いてSiH 4、NH3、及びN
2Oを反応ガスとして成膜される窒化酸化珪素膜を10
〜200nm(好ましくは50〜100nm)の厚さに形成
する。本実施の形態では、窒化酸化珪素膜を50nmの厚
さに形成する。次いで下地膜の2層目として、プラズマ
CVD法を用いてSiH4及びN2Oを反応ガスとして成
膜される酸化窒化珪素膜を50〜200nm(好ましくは
100〜150nm)の厚さに形成する。本実施の形態で
は、酸化窒化珪素膜を100nmの厚さに形成する。
In this embodiment, the first layer of the base film is used.
By using plasma CVD method Four, NH3, And N
2A silicon nitride oxide film formed by using O as a reaction gas
~ 200nm (preferably 50-100nm)
To do. In this embodiment mode, a silicon oxynitride film is formed to a thickness of 50 nm.
To form. Next, plasma is used as the second layer of the base film.
SiH using CVD methodFourAnd N2O as a reaction gas
The silicon oxynitride film to be formed is 50 to 200 nm (preferably,
It is formed to a thickness of 100 to 150 nm). In this embodiment
Forms a silicon oxynitride film with a thickness of 100 nm.

【0056】続いて下地膜上に半導体膜を形成する。半
導体膜は公知の手段(スパッタ法、LPCVD法、プラ
ズマCVD法等)により25〜80nm(好ましくは30
〜60nm)の厚さで半導体膜を成膜する。次いで前記半
導体膜を公知の結晶化法(レーザ結晶化法、RTA又は
ファーネスアニール炉を用いる熱結晶化法、結晶化を助
長する金属元素を用いる熱結晶化法等)を用いて結晶化
させる。なお、結晶化を助長する金属元素を用いる熱結
晶化法とレーザ結晶化法とを組み合わせてもよい。例え
ば、結晶化を助長する金属元素を用いる熱結晶化法を行
った後、レーザ結晶化法を行っても良い。
Subsequently, a semiconductor film is formed on the base film. The semiconductor film has a thickness of 25 to 80 nm (preferably 30) by known means (sputtering method, LPCVD method, plasma CVD method, etc.).
A semiconductor film is formed to a thickness of 60 nm). Next, the semiconductor film is crystallized by a known crystallization method (laser crystallization method, thermal crystallization method using RTA or furnace annealing, thermal crystallization method using a metal element that promotes crystallization, etc.). Note that the thermal crystallization method using a metal element that promotes crystallization and the laser crystallization method may be combined. For example, the laser crystallization method may be performed after the thermal crystallization method using a metal element that promotes crystallization.

【0057】そして、得られた結晶質半導体膜を所望の
形状にパターニングして半導体層(半導体活性層)10
2a〜102dを形成する。なお前記半導体層として、
非晶質半導体膜、微結晶半導体膜、結晶質半導体膜、又
は非晶質珪素ゲルマニウム膜などの非晶質構造を有する
化合物半導体膜等を用いることができる。
Then, the obtained crystalline semiconductor film is patterned into a desired shape to form a semiconductor layer (semiconductor active layer) 10
2a to 102d are formed. As the semiconductor layer,
A compound semiconductor film having an amorphous structure such as an amorphous semiconductor film, a microcrystalline semiconductor film, a crystalline semiconductor film, or an amorphous silicon germanium film can be used.

【0058】本実施の形態では、プラズマCVD法を用
いて、膜厚55nmの非晶質珪素膜を成膜する。そして、
ニッケルを含む溶液を非晶質珪素膜上に保持させ、この
非晶質珪素膜に脱水素化(500℃、1時間)を行なっ
た後、熱結晶化(550℃、4時間)を行なって結晶質
珪素膜を形成する。その後、フォトリソグラフィ法を用
いたパターニング処理によって島状の半導体層102a
〜102dを形成する。
In this embodiment mode, an amorphous silicon film having a film thickness of 55 nm is formed by using the plasma CVD method. And
A solution containing nickel was held on the amorphous silicon film, and the amorphous silicon film was dehydrogenated (500 ° C., 1 hour) and then thermally crystallized (550 ° C., 4 hours). A crystalline silicon film is formed. Then, the island-shaped semiconductor layer 102a is subjected to patterning processing using a photolithography method.
To form 102d.

【0059】なおレーザ結晶化法で結晶質半導体膜を作
製する場合のレーザは、連続発振またはパルス発振の気
体レーザ又は固体レーザを用いれば良い。前者の気体レ
ーザとしては、エキシマレーザ、YAGレーザ、YVO
4レーザ、YLFレーザ、YAlO3レーザ、ガラスレー
ザ、ルビーレーザ、Ti:サファイアレーザ等を用いる
ことができる。また後者の固体レーザとしては、Cr、
Nd、Er、Ho、Ce、Co、Ti又はTmがドーピ
ングされたYAG、YVO4、YLF、YAlO3などの
結晶を使ったレーザを用いることができる。当該レーザ
の基本波はドーピングする材料によって異なり、1μm
前後の基本波を有するレーザ光が得られる。基本波に対
する高調波は、非線形光学素子を用いることで得ること
ができる。なお非晶質半導体膜の結晶化に際し、大粒径
に結晶を得るためには、連続発振が可能な固体レーザを
用い、基本波の第2高調波〜第4高調波を適用するのが
好ましい。代表的には、Nd:YVO4レーザー(基本波
1064nm)の第2高調波(532nm)や第3高調波
(355nm)を適用する。
As a laser for forming a crystalline semiconductor film by a laser crystallization method, a continuous wave or pulsed gas laser or solid laser may be used. Examples of the former gas laser include excimer laser, YAG laser, and YVO.
4 laser, YLF laser, YAlO 3 laser, glass laser, ruby laser, Ti: sapphire laser, etc. can be used. As the latter solid-state laser, Cr,
A laser using a crystal of YAG, YVO 4 , YLF, YAlO 3 or the like doped with Nd, Er, Ho, Ce, Co, Ti or Tm can be used. The fundamental wave of the laser depends on the doping material, 1 μm
Laser light having front and rear fundamental waves can be obtained. The harmonic wave with respect to the fundamental wave can be obtained by using a non-linear optical element. In order to obtain crystals with a large grain size when crystallizing the amorphous semiconductor film, it is preferable to use a solid-state laser capable of continuous oscillation and to apply the second to fourth harmonics of the fundamental wave. . Typically, the second harmonic (532 nm) or the third harmonic (355 nm) of the Nd: YVO 4 laser (fundamental wave 1064 nm) is applied.

【0060】また出力10Wの連続発振のYVO4レー
ザから射出されたレーザ光は、非線形光学素子により高
調波に変換する。さらに、共振器の中にYVO4結晶と
非線形光学素子を入れて、高調波を射出する方法もあ
る。そして、好ましくは光学系により照射面にて矩形状
または楕円形状のレーザ光に成形して、被処理体に照射
する。このときのエネルギー密度は0.01〜100MW
/cm2程度(好ましくは0.1〜10MW/cm2)が必要で
ある。そして、10〜2000cm/s程度の速度でレー
ザ光に対して相対的に半導体膜を移動させて照射する。
The laser light emitted from the continuous oscillation YVO 4 laser having an output of 10 W is converted into a harmonic by a non-linear optical element. Further, there is also a method of emitting a harmonic by inserting a YVO 4 crystal and a non-linear optical element in the resonator. Then, preferably, a rectangular or elliptical laser beam is formed on the irradiation surface by an optical system, and the object to be processed is irradiated. Energy density at this time is 0.01-100 MW
/ Cm 2 (preferably 0.1 to 10 MW / cm 2 ) is required. Then, the semiconductor film is moved relative to the laser beam at a speed of about 10 to 2000 cm / s for irradiation.

【0061】また上記のレーザを用いる場合には、レー
ザ発振器から放射されたレーザビームを光学系で線状に
集光して半導体膜に照射すると良い。結晶化の条件は適
宜設定されるが、エキシマレーザ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
100〜700mJ/cm2(代表的には200〜300mJ/cm
2)とすると良い。またYAGレーザを用いる場合には、
その第2高調波を用いてパルス発振周波数1〜300Hz
とし、レーザーエネルギー密度を300〜1000mJ/c
m2(代表的には350〜500mJ/cm2)とすると良い。そ
して幅100〜1000μm(好ましくは幅400μ
m)で線状に集光したレーザ光を基板全面に渡って照射
し、このときの線状ビームの重ね合わせ率(オーバーラ
ップ率)を50〜98%としても良い。
When the above laser is used, it is advisable that the laser beam emitted from the laser oscillator is linearly condensed by an optical system and irradiated onto the semiconductor film. The crystallization conditions are appropriately set. When an excimer laser is used, the pulse oscillation frequency is 300 Hz, and the laser energy density is 100 to 700 mJ / cm 2 (typically 200 to 300 mJ / cm
2 ) is good. When using a YAG laser,
Pulse oscillation frequency 1 to 300Hz using the second harmonic
And the laser energy density is 300 to 1000 mJ / c
m 2 (typically 350 to 500 mJ / cm 2 ) is recommended. And a width of 100 to 1000 μm (preferably a width of 400 μm
It is also possible to irradiate the laser beam condensed linearly in m) over the entire surface of the substrate and set the overlapping rate (overlap rate) of the linear beams at this time to 50 to 98%.

【0062】しかしながら本実施の形態では、結晶化を
助長する金属元素を用いて非晶質珪素膜の結晶化を行な
ったため、前記金属元素が結晶質珪素膜中に残留してい
る。そのため、前記結晶質珪素膜上に50〜100nmの
非晶質珪素膜を形成し、加熱処理(RTA法やファーネ
スアニール炉を用いた熱アニール等)を行なって、該非
晶質珪素膜中に前記金属元素を拡散させ、前記非晶質珪
素膜は加熱処理後にエッチングを行なって除去する。そ
の結果、前記結晶質珪素膜中の金属元素の含有量を低減
または除去することができる。
However, in this embodiment, since the amorphous silicon film is crystallized by using the metal element that promotes crystallization, the metal element remains in the crystalline silicon film. Therefore, an amorphous silicon film having a thickness of 50 to 100 nm is formed on the crystalline silicon film, and a heat treatment (RTA method, thermal annealing using a furnace annealing furnace, etc.) is performed to form the amorphous silicon film in the amorphous silicon film. The metal element is diffused, and the amorphous silicon film is removed by etching after heat treatment. As a result, the content of the metal element in the crystalline silicon film can be reduced or removed.

【0063】なお島状の半導体層102a〜102dを
形成した後、微量な不純物元素(ボロンまたはリン)の
ドーピングを行なってもよい。こうして、チャネル領域
となる領域にも微量な不純物元素を添加して、TFTの
しきい値を制御することが可能である。
After forming the island-shaped semiconductor layers 102a to 102d, a slight amount of impurity element (boron or phosphorus) may be doped. Thus, the threshold value of the TFT can be controlled by adding a slight amount of the impurity element also to the region which will be the channel region.

【0064】次いで、半導体層102a〜102dを覆
うゲート絶縁膜103を形成する。ゲート絶縁膜103
はプラズマCVD法やスパッタ法を用いて、膜厚を40
〜150nmとして珪素を含む絶縁膜で形成する。本実施
の形態では、ゲート絶縁膜103としてプラズマCVD
法により酸化窒化珪素膜を115nmの厚さに形成する。
勿論、ゲート絶縁膜103は酸化窒化珪素膜に限定され
るものでなく、他の珪素を含む絶縁膜を単層または積層
構造として用いても良い。なおゲート絶縁膜103とし
て酸化珪素膜を用いる場合には、プラズマCVD法でT
EOS(Tetraethyl Orthosilicate)とO2とを混合
し、反応圧力40Pa、基板温度300〜400℃とし、
高周波(13.56MHz)、電力密度0.5〜0.8W/c
m2で放電させて形成しても良い。上記の工程により作製
される酸化珪素膜は、その後400〜500℃の熱アニ
ールによって、ゲート絶縁膜103として良好な特性を
得ることができる。
Next, a gate insulating film 103 which covers the semiconductor layers 102a to 102d is formed. Gate insulating film 103
Is formed by plasma CVD or sputtering to a film thickness of 40
It is formed of an insulating film containing silicon having a thickness of 150 nm. In this embodiment mode, plasma CVD is used as the gate insulating film 103.
A silicon oxynitride film is formed to a thickness of 115 nm by the method.
Of course, the gate insulating film 103 is not limited to the silicon oxynitride film, and another insulating film containing silicon may be used as a single layer or a laminated structure. Note that when a silicon oxide film is used as the gate insulating film 103, T
EOS (Tetraethyl Orthosilicate) and O 2 are mixed, reaction pressure is 40 Pa, substrate temperature is 300 to 400 ° C.,
High frequency (13.56MHz), power density 0.5-0.8W / c
It may be formed by discharging at m 2 . The silicon oxide film formed through the above steps can be provided with favorable characteristics as the gate insulating film 103 by subsequent thermal annealing at 400 to 500 ° C.

【0065】ここで、ゲート電極を形成する前に半導体
層102a〜102dの特定の領域に不純物元素をドー
ピングしておいても良い。この際形成された不純物領域
と重ねてゲート電極を形成することによって、Lov領
域等を形成することが可能である。なお、半導体層10
2a〜102dに不純物元素をドーピングする際は、ゲ
ート絶縁膜103とは別の絶縁膜(ドープ用絶縁膜と表
記)を形成しておいてもよい。この場合、上記ドーピン
グ処理が終了した後、ドープ用絶縁膜は除去する。
Here, an impurity element may be doped in a specific region of the semiconductor layers 102a to 102d before forming the gate electrode. By forming the gate electrode so as to overlap the impurity region formed at this time, the Lov region or the like can be formed. The semiconductor layer 10
When doping 2a to 102d with an impurity element, an insulating film (referred to as a doping insulating film) other than the gate insulating film 103 may be formed. In this case, after the doping process is completed, the doping insulating film is removed.

【0066】次いで、第1の導電膜104aをTaNで
20〜100nmの厚さに形成し、第2の導電膜104b
をWで100〜400nmの厚さに形成する。こうして、
2層の積層構造を有するゲートメタルを形成する。本実
施の形態では、膜厚30nmのTaN膜からなる第1の導
電膜104aと、膜厚370nmのW膜からなる第2の導
電膜104bを積層形成する。
Next, the first conductive film 104a is formed of TaN to a thickness of 20 to 100 nm, and the second conductive film 104b is formed.
Is formed with W to a thickness of 100 to 400 nm. Thus
A gate metal having a two-layer laminated structure is formed. In this embodiment mode, a first conductive film 104a formed of a TaN film having a thickness of 30 nm and a second conductive film 104b formed of a W film having a thickness of 370 nm are stacked.

【0067】本実施の形態では、第1の導電膜104a
であるTaN膜は、Taのターゲットを用いて、窒素を
含む雰囲気内でスパッタ法で形成する。また第2の導電
膜104bであるW膜は、Wのターゲットを用いたスパ
ッタ法で形成する。その他に6フッ化タングステン(W
6)を用いる熱CVD法で形成することもできる。い
ずれにしてもゲート電極として使用するためには低抵抗
化を図る必要があり、W膜の抵抗率は20μΩcm以下に
することが望ましい。W膜は結晶粒を大きくすることで
低抵抗率化を図ることができるが、W膜中に酸素などの
不純物元素が多い場合には結晶化が阻害され高抵抗化す
る。従って、本実施の形態では、高純度のW(純度9
9.9999%)のターゲットを用いたスパッタ法で、
さらに成膜時に気相中からの不純物の混入がないように
十分配慮してW膜を形成することにより、抵抗率9〜2
0μΩcmを実現する。
In this embodiment mode, the first conductive film 104a is used.
The TaN film is formed by sputtering using a Ta target in an atmosphere containing nitrogen. The W film which is the second conductive film 104b is formed by a sputtering method using a W target. In addition, tungsten hexafluoride (W
It can also be formed by a thermal CVD method using F 6 ). In any case, it is necessary to reduce the resistance in order to use it as the gate electrode, and it is desirable that the resistivity of the W film is 20 μΩcm or less. Although the resistivity of the W film can be lowered by enlarging the crystal grains, when the W film contains many impurity elements such as oxygen, crystallization is hindered and the resistance is increased. Therefore, in the present embodiment, high-purity W (purity 9
9.9999%) target sputtering method,
Further, by forming the W film with sufficient consideration so that impurities are not mixed from the vapor phase during film formation, the resistivity of 9 to 2 is obtained.
Achieve 0μΩcm.

【0068】なお本実施の形態では、第1の導電膜10
4aをTaN膜、第2の導電膜104bをW膜とする
が、第1の導電膜104a及び第2の導電膜104bを
構成する材料は特に限定されない。第1の導電膜104
a及び第2の導電膜104bは、Ta、W、Ti、M
o、Al、Cu、Cr、Ndから選択された元素、また
は前記元素を主成分とする合金材料若しくは化合物材料
で形成してもよい。また、リン等の不純物元素をドーピ
ングした多結晶珪素膜に代表される半導体膜やAgPd
Cu合金で形成してもよい。
In this embodiment, the first conductive film 10 is used.
4a is a TaN film and the second conductive film 104b is a W film, but the material forming the first conductive film 104a and the second conductive film 104b is not particularly limited. First conductive film 104
a and the second conductive film 104b are made of Ta, W, Ti, M.
It may be formed of an element selected from o, Al, Cu, Cr, and Nd, or an alloy material or a compound material containing the above element as a main component. Further, a semiconductor film typified by a polycrystalline silicon film doped with an impurity element such as phosphorus or AgPd
It may be formed of a Cu alloy.

【0069】次に、レジスト105を成膜する。レジス
ト105の成膜法としては、塗布法を用いることができ
る。なお、塗布法には、スピンコータやロールコータを
用いればよい。レジスト105は、ポジ型、ネガ型の何
れも使用可能であり、露光の際に用いる光源に応じて選
択できる。
Next, a resist 105 is formed. As a film forming method of the resist 105, a coating method can be used. A spin coater or a roll coater may be used for the coating method. The resist 105 can be either a positive type or a negative type, and can be selected according to the light source used at the time of exposure.

【0070】次いで図2(B)に示すように、レジスト
105を露光(第1の露光)して、レジストマスク10
8、109及び185を形成し、ゲート電極を作製する
ための第1のエッチング処理(ゲートメタルエッチング
1)を行う。本実施の形態では、第1のエッチング処理
のエッチングの手法として、ICP(Inductively Coup
led Plasma:誘導結合型プラズマ)エッチング法を用
い、エッチング用ガスにCF4とCl2を混合し、1Paの
圧力でコイル型の電極に500WのRF(13.56MH
z)電力を投入してプラズマを生成して行う。基板側
(試料ステージ)にも100WのRF(13.56MHz)
電力を投入し、実質的に負の自己バイアス電圧を印加す
る。CF4とCl2を混合した場合にはW膜及びTa膜と
も同程度にエッチングされる。
Next, as shown in FIG. 2B, the resist 105 is exposed (first exposure) to form the resist mask 10.
8, 109 and 185 are formed, and a first etching process (gate metal etching 1) for forming a gate electrode is performed. In the present embodiment, as the etching method of the first etching process, ICP (Inductively Coupling) is used.
led plasma: an inductively coupled plasma) etching method is used, CF 4 and Cl 2 are mixed as an etching gas, and a coil-type electrode is RF 500 W (13.56 MH) at a pressure of 1 Pa.
z) Power is supplied to generate plasma. 100W RF (13.56MHz) on the substrate side (sample stage)
Power is applied and a substantially negative self-bias voltage is applied. When CF 4 and Cl 2 are mixed, the W film and the Ta film are etched to the same extent.

【0071】ただし、半導体層102c、102d上に
形成された第1の導電膜104aと第2の導電膜104
bの部分は、レジストマスク185で覆われているた
め、エッチングされない。
However, the first conductive film 104a and the second conductive film 104 formed on the semiconductor layers 102c and 102d.
Since the portion b is covered with the resist mask 185, it is not etched.

【0072】上記エッチング条件では、レジストマスク
の形状を適したものとすることにより、基板側に印加す
るバイアス電圧の効果によって第1の導電層106a、
107a及び第2の導電層106b、107bの端部が
テーパー形状となる。ここで、テーパー形状を有する部
分(テーパー部)の角度(テーパー角)とは、基板10
1表面(水平面)とテーパー部の傾斜部とのなす角度と
して定義する。エッチング条件を適宜選択することによ
って、第1の導電層及び第2の導電層のテーパー部の角
度を15〜45°とすることができる。ゲート絶縁膜1
03上に残渣を残すことなくエッチングするためには、
10〜20%程度の割合でエッチング時間を増加させる
と良い。W膜に対する酸化窒化シリコン膜の選択比は2
〜4(代表的には3)であるので、オーバーエッチング
処理により、酸化窒化珪素膜が露出した面は20〜50
nm程度エッチングされることになる。こうして、第1の
エッチング処理により第1の導電層と第2の導電層から
成る第1の形状の導電層106、107(第1の導電層
106a、107aと第2の導電層106b、107
b)を形成する。このとき、ゲート絶縁膜103におい
ては、露出した領域が20〜50nm程度エッチングさ
れ、薄くなった領域が形成される。
Under the above-mentioned etching conditions, the shape of the resist mask is made appropriate, and the first conductive layer 106a, 106a, due to the effect of the bias voltage applied to the substrate side.
The ends of 107a and the second conductive layers 106b and 107b are tapered. Here, the angle (taper angle) of the portion having a tapered shape (tapered portion) means the substrate 10.
1 It is defined as the angle formed by the surface (horizontal plane) and the inclined part of the tapered part. By appropriately selecting the etching conditions, the angle of the tapered portions of the first conductive layer and the second conductive layer can be set to 15 to 45 °. Gate insulating film 1
In order to etch without leaving a residue on 03,
It is advisable to increase the etching time at a rate of about 10 to 20%. The selection ratio of the silicon oxynitride film to the W film is 2
4 to 4 (typically 3), the surface where the silicon oxynitride film is exposed is 20 to 50 due to the overetching treatment.
It will be etched by about nm. Thus, the first shape conductive layers 106 and 107 (the first conductive layers 106a and 107a and the second conductive layers 106b and 107) including the first conductive layer and the second conductive layer are formed by the first etching treatment.
b) is formed. At this time, in the gate insulating film 103, the exposed region is etched by about 20 to 50 nm to form a thinned region.

【0073】そして、第1のドーピング処理(ドーピン
グ1)を行いN型を付与する不純物元素を添加する。ド
ーピングの方法はイオンドープ法もしくはイオン注入法
で行えば良い。イオンドープ法の条件はドーズ量を1×
1013〜5×1014atoms/cm 2とし、加速電圧を60〜
100kVとして行う。N型を付与する不純物元素として
15族に属する元素、典型的にはリン(P)または砒素
(As)を用いるが、ここではリン(P)を用いる。こ
の場合、第1の形状の導電層106、107(第1の導
電層106a、107aと第2の導電層106b、10
7b)がN型を付与する不純物元素に対するマスクとし
て、自己整合的に第1の不純物領域110a、110
b、111a、111bが形成される。第1の不純物領
域110a、110b、111a、111bには1×1
20〜1×1021atoms/cm3の濃度範囲でN型を付与す
る不純物元素を添加する。
Then, the first doping process (dope
1) is performed and an impurity element imparting N-type is added. Do
Ion doping method or ion implantation method
You can go in. The condition of the ion doping method is a dose of 1 ×
1013~ 5 x 1014atoms / cm 2And the acceleration voltage is 60-
It is performed at 100 kV. As an impurity element that imparts N-type
Group 15 elements, typically phosphorus (P) or arsenic
(As) is used, but phosphorus (P) is used here. This
In the case of, the first shape conductive layers 106 and 107 (first conductive layers) are formed.
Conductive layers 106a, 107a and second conductive layers 106b, 10
7b) is used as a mask for the impurity element imparting N-type
The first impurity regions 110a and 110 in a self-aligning manner.
b, 111a, 111b are formed. First impurity region
1 × 1 in areas 110a, 110b, 111a, 111b
020~ 1 x 10twenty oneatoms / cm3N type is given in the concentration range of
Impurity element is added.

【0074】次に、図2(C)に示すように、レジスト
マスクは除去しないまま、第2のエッチング処理(ゲー
トメタルエッチング2)を行う。エッチングガスにCF
4とCl2とO2とを用い、W膜を選択的にエッチングす
る。こうして、第2のエッチング処理により第2の形状
の導電層412、413(第1の導電層412a、41
3aと第2の導電層412b、413b)を形成する。
このとき、ゲート絶縁膜103においては、露出した領
域はさらに20〜50nm程度エッチングされ薄くなる。
Next, as shown in FIG. 2C, a second etching process (gate metal etching 2) is performed without removing the resist mask. CF as etching gas
The W film is selectively etched using 4 , Cl 2 and O 2 . Thus, the second shape conductive layers 412 and 413 (first conductive layers 412a and 412) are formed by the second etching treatment.
3a and second conductive layers 412b, 413b) are formed.
At this time, in the gate insulating film 103, the exposed region is further etched and thinned by about 20 to 50 nm.

【0075】W膜やTa膜のCF4とCl2の混合ガスに
よるエッチング反応は、生成されるラジカルまたはイオ
ン種と反応生成物の蒸気圧から推測することが出来る。
WとTaのフッ化物と塩化物の蒸気圧を比較すると、W
のフッ化物であるWF6が極端に高く、その他のWC
5、TaF5、TaCl5は同程度である。従って、C
4とCl2の混合ガスではW膜及びTa膜共にエッチン
グされる。しかし、この混合ガスに適量のO2を添加す
るとCF4とO2が反応してCOとFになり、Fラジカル
またはFイオンが多量に発生する。その結果、フッ化物
の蒸気圧が高いW膜のエッチング速度が増大する。一
方、TaはFが増大しても相対的にエッチング速度の増
加は少ない。また、TaはWに比較して酸化されやすい
ので、O2を添加することでTaの表面が酸化される。
Taの酸化物はフッ素や塩素と反応しないためさらにT
a膜のエッチング速度は低下する。従って、W膜とTa
膜とのエッチング速度に差を作ることが可能となり、W
膜のエッチング速度をTa膜よりも大きくすることが可
能となる。
The etching reaction of the W film or the Ta film with the mixed gas of CF 4 and Cl 2 can be estimated from the radical or ion species generated and the vapor pressure of the reaction product.
Comparing the vapor pressures of fluoride and chloride of W and Ta,
WF 6 which is a fluoride of
l 5 , TaF 5 , and TaCl 5 are in the same level. Therefore, C
Both the W film and the Ta film are etched by the mixed gas of F 4 and Cl 2 . However, when an appropriate amount of O 2 is added to this mixed gas, CF 4 and O 2 react to form CO and F, and a large amount of F radicals or F ions are generated. As a result, the etching rate of the W film having a high fluoride vapor pressure is increased. On the other hand, Ta has a relatively small increase in etching rate even if F increases. Moreover, since Ta is more easily oxidized than W, the surface of Ta is oxidized by adding O 2 .
Since Ta oxide does not react with fluorine or chlorine,
The etching rate of the a film decreases. Therefore, W film and Ta
It becomes possible to make a difference in the etching rate from the film, and W
The etching rate of the film can be made higher than that of the Ta film.

【0076】そして、第2のドーピング処理(ドーピン
グ2)を行う。この場合、第1のドーピング処理よりも
ドーズ量を下げて、高い加速電圧の条件としてN型を付
与する不純物元素をドーピングする。例えば、加速電圧
を70〜120kVとし、1×1013atoms/cm2のドーズ
量で行い、図2(B)で島状半導体層に形成された第1
の不純物領域110a、110b、111a、111b
の内側に新たな不純物領域を形成する。ドーピングは、
第2の導電層412b、413bを不純物元素に対する
マスクとして用い、第1の導電層412a、413aの
下側の領域の半導体層にも不純物元素が添加されるよう
にドーピングする。こうして、第2の不純物領域416
a、416b、418a、418bが形成される。この
第2の不純物領域416a、416b、418a、41
8bに添加されたリン(P)の濃度は、第1の導電層4
12a、413aのテーパー部の膜厚に従って緩やかな
濃度勾配を有している。なお、第1の導電層412a、
413aのテーパー部と重なる半導体層において、第1
の導電層412a、413aのテーパー部の端部から内
側に向かって若干、不純物濃度が低くなっているもの
の、ほぼ同程度の濃度である。
Then, a second doping process (doping 2) is performed. In this case, the dose amount is lower than that in the first doping process, and the impurity element imparting N-type is doped under the condition of high acceleration voltage. For example, the acceleration voltage is 70 to 120 kV, and the dose is 1 × 10 13 atoms / cm 2 , and the first semiconductor layer is formed on the island-shaped semiconductor layer in FIG. 2B.
Impurity regions 110a, 110b, 111a, 111b of
A new impurity region is formed inside. Doping is
The second conductive layers 412b and 413b are used as masks for the impurity element, and doping is performed so that the impurity element is also added to the semiconductor layers in the regions below the first conductive layers 412a and 413a. Thus, the second impurity region 416
a, 416b, 418a, 418b are formed. The second impurity regions 416a, 416b, 418a, 41
The concentration of phosphorus (P) added to 8b is the same as that of the first conductive layer 4
There is a gradual concentration gradient according to the film thickness of the tapered portions 12a and 413a. Note that the first conductive layer 412a,
In the semiconductor layer which overlaps with the tapered portion of 413a, the first
Although the impurity concentrations are slightly lowered from the ends of the tapered portions of the conductive layers 412a and 413a toward the inside, the concentrations are almost the same.

【0077】続いて、図2(D)に示すように第3のエ
ッチング処理(ゲートメタルエッチング3)を行う。エ
ッチングガスにCHF6を用い、反応性イオンエッチン
グ法(RIE法)を用いて行う。第3のエッチング処理
により、第1の導電層412a、413aのテーパー部
を部分的にエッチングして、第1の導電層と半導体層と
の重なる領域が縮小される。第3のエッチング処理によ
って、第3の形状の導電層112、113(第1の導電
層112a、113aと第2の導電層112b、113
b)を形成する。このとき、ゲート絶縁膜103におい
ては、露出した領域がさらに20〜50nm程度エッチン
グされ薄くなる。第3のエッチング処理によって、第2
の不純物領域416a、416b、418a、418b
は、第1の導電層112a、113aと重なる第2の不
純物領域117a、117b、119a、119bと、
第1の不純物領域と第2の不純物領域との間の第3の不
純物領域116a、116b、118a、118bとが
形成される。
Then, as shown in FIG. 2D, a third etching process (gate metal etching 3) is performed. CHF 6 is used as an etching gas and a reactive ion etching method (RIE method) is used. By the third etching treatment, the tapered portions of the first conductive layers 412a and 413a are partially etched, so that the region where the first conductive layer and the semiconductor layer overlap with each other is reduced. By the third etching treatment, the third shape conductive layers 112 and 113 (the first conductive layers 112a and 113a and the second conductive layers 112b and 113) are formed.
b) is formed. At this time, in the gate insulating film 103, the exposed region is further etched and thinned by about 20 to 50 nm. The second etching is performed by the third etching process.
Impurity regions 416a, 416b, 418a, 418b of
Are second impurity regions 117a, 117b, 119a, 119b overlapping the first conductive layers 112a, 113a, and
Third impurity regions 116a, 116b, 118a, 118b are formed between the first impurity region and the second impurity region.

【0078】次いで図2(E)に示すように、レジスト
マスク108、109、185を除去した後、新たにレ
ジスト186を成膜する。レジスト186の成膜法とし
ては、塗布法を用いることができる。なお、塗布法には
スピンコータやロールコータを用いればよい。レジスト
186は、ポジ型、ネガ型の何れも使用可能であり、露
光の際に用いる光源に応じて選択できる。なお、レジス
ト186は、第1の露光の際に用いたレジスト105と
同じ材料であっても良いし、異なっていても良い。
Next, as shown in FIG. 2E, after removing the resist masks 108, 109 and 185, a new resist 186 is formed. As a film forming method of the resist 186, a coating method can be used. A spin coater or roll coater may be used for the coating method. The resist 186 can be either a positive type or a negative type and can be selected according to the light source used at the time of exposure. The resist 186 may be made of the same material as the resist 105 used in the first exposure, or may be different.

【0079】次いで、レジスト186を露光(第2の露
光)し、レジストマスク123、124、187を形成
する(図2(F))。なお、第2の露光における露光手
段は、第1の露光と同じであっても良いし、異なってい
てもよい。次いで、第4のエッチング処理(ゲートメタ
ルエッチング4)を行う。こうして、ほぼ垂直な端部を
有する第4の形状の導電層121、122(第1の導電
層121a、122a、第2の導電層121b、122
b)が形成される。なお、半導体層102a、102b
上に形成された第3の形状の導電層112、113(第
1の導電層112a、113a、第2の導電層112
b、113b)の部分は、レジストマスク187で覆わ
れているため、エッチングされない。
Next, the resist 186 is exposed (second exposure) to form resist masks 123, 124 and 187 (FIG. 2 (F)). The exposure means in the second exposure may be the same as or different from the first exposure. Then, a fourth etching process (gate metal etching 4) is performed. Thus, the fourth shape conductive layers 121 and 122 (first conductive layers 121a and 122a, second conductive layers 121b and 122) having substantially vertical ends are formed.
b) is formed. Note that the semiconductor layers 102a and 102b
The third shape conductive layers 112 and 113 (first conductive layers 112a and 113a, second conductive layer 112) formed thereover.
The part (b, 113b) is covered with the resist mask 187 and is not etched.

【0080】この後、第3のドーピング処理(ドーピン
グ3)を行う。第3のドーピング処理では、N型を付与
する不純物元素を添加する。ドーピングの方法はイオン
ドープ法もしくはイオン注入法で行えば良い。イオンド
ープ法の条件はドーズ量を1×1013〜5×1014atom
s/cm2とし、加速電圧を60〜100kVとして行う。N
型を付与する不純物元素として15族に属する元素、典
型的にはリン(P)または砒素(As)を用いるが、こ
こではリン(P)を用いる。この場合、レジストマスク
123、124及び187をN型を付与する不純物元素
に対するマスクとして、第4の不純物領域125a、1
25b、126a、126bが形成される。第4の不純
物領域125a、125b、126a、126bには1
×1020〜1×1021atoms/cm3の濃度範囲でN型を付
与する不純物元素が添加される。なお、半導体層102
a、102bは、レジストマスク187で覆われている
ため、第3のドーピング処理において、不純物元素は添
加されない。
After that, a third doping process (doping 3) is performed. In the third doping process, an impurity element imparting N-type is added. The doping method may be an ion doping method or an ion implantation method. The condition of the ion doping method is that the dose amount is 1 × 10 13 to 5 × 10 14 atom.
s / cm 2 and accelerating voltage of 60 to 100 kV. N
As the impurity element imparting the type, an element belonging to Group 15 is used, typically phosphorus (P) or arsenic (As), but phosphorus (P) is used here. In this case, the resist masks 123, 124, and 187 are used as masks for the impurity element imparting N-type conductivity, and the fourth impurity regions 125 a and 1
25b, 126a, 126b are formed. 1 in the fourth impurity regions 125a, 125b, 126a, 126b
An impurity element imparting N-type is added in a concentration range of × 10 20 to 1 × 10 21 atoms / cm 3 . Note that the semiconductor layer 102
Since a and 102b are covered with the resist mask 187, the impurity element is not added in the third doping process.

【0081】なお、本実施の形態では、第4の不純物領
域125a、125b、126a、126bへの不純物
元素のドーピング(第3のドーピング処理)の条件を、
第1の不純物領域110a、110b、111a、11
1bへの不純物元素のドーピング(第1のドーピング処
理)の条件と同じにする。しかしこれに限定されない。
第1のドーピング処理と、第3のドーピング処理とで
は、条件が異なっていてもよい。
In the present embodiment, the conditions for doping the fourth impurity regions 125a, 125b, 126a, 126b with the impurity element (third doping process) are as follows.
First impurity regions 110a, 110b, 111a, 11
The conditions for doping the impurity element 1b (first doping process) are the same. However, it is not limited to this.
The conditions may be different between the first doping process and the third doping process.

【0082】次いで、図2(G)に示すように、レジス
トマスク187、123、124を除去した後、新たに
レジストマスク127及び128を形成し、第4のドー
ピング処理(ドーピング4)を行う。第4のドーピング
処理では、P型を付与する不純物元素を添加する。ドー
ピングの方法はイオンドープ法もしくはイオン注入法で
行えば良い。Pチャネル型TFTを形成する島状半導体
層102b及び102dに、P型の不純物元素が添加さ
れた第4の不純物領域190a、190b、191a、
191b、129a、129bを形成する。この際、第
3の形状の導電層113b及び第4の形状の導電層12
2を不純物元素に対するマスクとして用い、自己整合的
に不純物領域を形成する。なお、Nチャネル型TFTを
形成する島状半導体層102a、102cはレジストマ
スク127及び128で全面を被覆しておく。
Next, as shown in FIG. 2G, after removing the resist masks 187, 123, and 124, new resist masks 127 and 128 are formed, and a fourth doping process (doping 4) is performed. In the fourth doping process, an impurity element imparting P-type is added. The doping method may be an ion doping method or an ion implantation method. Fourth impurity regions 190a, 190b, 191a in which a P-type impurity element is added to the island-shaped semiconductor layers 102b and 102d forming the P-channel TFT.
191b, 129a and 129b are formed. At this time, the third shape conductive layer 113b and the fourth shape conductive layer 12
2 is used as a mask for the impurity element to form the impurity region in a self-aligned manner. Note that the island-shaped semiconductor layers 102a and 102c forming the N-channel TFT are entirely covered with resist masks 127 and 128.

【0083】なお、第1のドーピング処理、第2のドー
ピング処理、第3のドーピング処理によって、第4の不
純物領域190a、190b、191a、191b、1
29a、129bにはそれぞれ異なる濃度でリンが添加
されている。しかし、ジボラン(B26)を用いたイオ
ンドープ法により、そのいずれの領域においてもP型を
付与する不純物元素を添加する。この際、第4の不純物
領域190a、190b、191a、191bのP型を
付与する不純物元素の濃度が2×1020〜2×1021at
oms/cm3となるようにする。こうして、第4の不純物領
域190a、190b、191a、191bは、Pチャ
ネル型TFTのソース領域およびドレイン領域として問
題なく機能する。また、第4の不純物領域129a、1
29bは、Pチャネル型TFTのLov領域として問題
なく機能する。
The fourth doping regions 190a, 190b, 191a, 191b, 1b, 1b, 1b, 1b, 1b, 1b
Phosphorus is added to 29a and 129b at different concentrations. However, an impurity element imparting P-type conductivity is added to any of the regions by the ion doping method using diborane (B 2 H 6 ). At this time, the concentration of the impurity element imparting P-type in the fourth impurity regions 190a, 190b, 191a, and 191b is 2 × 10 20 to 2 × 10 21 at.
It should be oms / cm 3 . Thus, the fourth impurity regions 190a, 190b, 191a, 191b function as a source region and a drain region of the P-channel TFT without any problem. Also, the fourth impurity regions 129a, 1
29b functions as a Lov region of the P-channel TFT without any problem.

【0084】以上の工程により、それぞれの半導体層1
02a〜102dに不純物領域が形成される。島状半導
体層と重なる第3の形状の導電層112、113及び、
第4の形状の導電層121、122がゲート電極として
機能する。
Through the above steps, each semiconductor layer 1
Impurity regions are formed at 02a to 102d. Third shape conductive layers 112 and 113 overlapping the island-shaped semiconductor layer, and
The fourth shape conductive layers 121 and 122 function as gate electrodes.

【0085】こうして図2(H)に示すように、Nチャ
ネル型TFT71、Pチャネル型TFT72、Nチャネ
ル型TFT73、Pチャネル型TFT74が形成され
る。
Thus, as shown in FIG. 2H, the N-channel TFT 71, the P-channel TFT 72, the N-channel TFT 73 and the P-channel TFT 74 are formed.

【0086】Nチャネル型TFT71は、チャネル領域
192、ソース領域及びドレイン領域に相当する高濃度
不純物領域110a、110b、ゲート電極と重なる低
濃度不純物領域(Lov領域)117a、117b、ゲ
ート電極と重ならない低濃度不純物領域(Loff領
域)116a、116bを有する。一方、Pチャネル型
TFT72は、チャネル領域193、ソース領域及びド
レイン領域に相当する高濃度不純物領域190a、19
0b、ゲート電極と重なる低濃度不純物領域(Lov領
域)129a、129bを有する。なお、Loff領域
は有さない構造である。Nチャネル型TFT71及びP
チャネル型TFT72のゲート電極は、テーパー形状の
端部を有する。そのため、ゲート電極を小さくするに
は、不適当な形状のTFTである。しかし、Lov領域
や、Loff領域を、ゲート電極の作製工程において、
自己整合的に作製することが可能であるため、TFT作
製における工程数を抑えることができる。こうして、工
程数を低減して耐圧性の高いTFTを形成することが可
能である。
The N-channel TFT 71 has high-concentration impurity regions 110a and 110b corresponding to the channel region 192, the source region and the drain region, low-concentration impurity regions (Lov regions) 117a and 117b overlapping the gate electrode, and not overlapping the gate electrode. It has low-concentration impurity regions (Loff regions) 116a and 116b. On the other hand, the P-channel TFT 72 has high-concentration impurity regions 190a and 19a corresponding to the channel region 193, the source region and the drain region.
0b, and low concentration impurity regions (Lov regions) 129a and 129b overlapping with the gate electrode. The structure has no Loff region. N-channel type TFT 71 and P
The gate electrode of the channel TFT 72 has a tapered end portion. Therefore, the TFT has an inappropriate shape for making the gate electrode small. However, the Lov region and the Loff region are formed in the gate electrode manufacturing process.
Since it can be manufactured in a self-aligning manner, the number of steps in manufacturing a TFT can be suppressed. In this way, it is possible to reduce the number of steps and form a TFT having high pressure resistance.

【0087】また、Nチャネル型TFT73は、チャネ
ル領域194、ソース領域及びドレイン領域に相当する
高濃度不純物領域125a、125bを有する。また、
Pチャネル型TFT74は、チャネル領域195、ソー
ス領域及びドレイン領域に相当する高濃度不純物領域1
91a、191bを有する。Nチャネル型TFT73及
びPチャネル型TFT74は、シングルドレイン構造で
ある。Nチャネル型TFT73、Pチャネル型TFT7
4を、Lov領域やLoff領域を有するTFTとする
場合は、新たなマスクが必要となり、工程数が増えると
いった問題がある。しかし、ゲート電極の端部を垂直に
エッチングするため、微細化が可能である。
Further, the N-channel TFT 73 has a channel region 194 and high concentration impurity regions 125a and 125b corresponding to the source region and the drain region. Also,
The P-channel TFT 74 has a high-concentration impurity region 1 corresponding to the channel region 195, the source region and the drain region.
91a and 191b. The N-channel TFT 73 and the P-channel TFT 74 have a single drain structure. N-channel TFT 73, P-channel TFT 7
When 4 is a TFT having a Lov region or a Loff region, a new mask is required, which causes a problem that the number of steps is increased. However, since the edge of the gate electrode is vertically etched, miniaturization is possible.

【0088】例えば、Nチャネル型TFT71、Pチャ
ネル型TFT72によって、耐圧性が要求される回路を
作製し、Nチャネル型TFT73、Pチャネル型TFT
74によって、微細化が要求される回路を作製すること
ができる。
For example, a circuit which is required to withstand voltage is manufactured by using the N-channel TFT 71 and the P-channel TFT 72, and the N-channel TFT 73 and the P-channel TFT are formed.
With 74, a circuit that requires miniaturization can be manufactured.

【0089】なお、第1の露光の工程において用いる露
光手段と、第2の露光の工程において用いる露光手段と
は、同じとすることもできるし、異ならせることも可能
である。ここで、一般に、露光に用いる放射エネルギー
源の、波長が短いほど、露光の際の解像度は高くなる。
そこで例えば、Nチャネル型TFT71、Pチャネル型
TFT72に対して、Nチャネル型TFT73、Pチャ
ネル型TFT74の方が微細化を求められる場合、第1
の露光の工程に用いる光の波長に対して、第2の露光の
工程に用いる光の波長は、短いものにする。
The exposure means used in the first exposure step and the exposure means used in the second exposure step can be the same or different. Here, generally, the shorter the wavelength of the radiant energy source used for exposure, the higher the resolution during exposure.
Therefore, for example, when miniaturization is required for the N-channel TFT 73 and the P-channel TFT 74 with respect to the N-channel TFT 71 and the P-channel TFT 72, the first
The wavelength of light used in the second exposure step is shorter than the wavelength of light used in the second exposure step.

【0090】また、第1の露光の工程に用いる露光装置
と、第2の露光の工程に用いる露光装置とは、同じにす
ることもできるし異ならせることも可能である。
The exposure apparatus used in the first exposure step and the exposure apparatus used in the second exposure step can be the same or different.

【0091】例えば、Nチャネル型TFT71、Pチャ
ネル型TFT72に対してNチャネル型TFT73、P
チャネル型TFT74の方が微細化を求められる場合、
第1の露光の工程では、MPAを用いて露光を行い、第
2の露光の工程では、ステッパーを用いて露光を行う。
ここで一般に、MPAでは、一度に大きな範囲を露光す
ることが可能であるため、半導体装置の生産性において
有利である。一方ステッパーでは、レクチル上のパター
ンを光学系で投影し、基板側ステージを動作及び停止
(ステップ・アンド・リピート)することによって、レ
ジストにパターンを露光する。MPAと比較して、一度
に大きな範囲を露光することができないが、ライン・ア
ンド・スペース(L&S)の解像度(以下、解像度はL
&Sの解像度をいう)を高くすることが可能である。
For example, for the N-channel type TFT 71 and the P-channel type TFT 72, the N-channel type TFT 73, P
When the channel type TFT 74 is required to be miniaturized,
In the first exposure step, exposure is performed using MPA, and in the second exposure step, exposure is performed using a stepper.
In general, MPA is capable of exposing a large area at one time, which is advantageous in productivity of semiconductor devices. On the other hand, in the stepper, the pattern on the reticle is projected by an optical system, and the substrate-side stage is operated and stopped (step and repeat) to expose the pattern on the resist. Compared to MPA, it is not possible to expose a large area at a time, but line and space (L & S) resolution (hereinafter, resolution is L
& S resolution).

【0092】また別の例としては、Nチャネル型TFT
71、Pチャネル型TFT72に対してNチャネル型T
FT73、Pチャネル型TFT74の方が微細化を求め
られる場合、第1の露光の工程では、レクチル上のパタ
ーンを光学系でレジストに投影する際の縮小率の小さな
ステッパーを用い、第2の露光の工程では、レクチル上
のパターンを光学系でレジストに投影する際の縮小率の
大きなステッパーを用いて露光を行う。なお、ステッパ
ーの縮小率とは、レクチル上のパターンを、1/N(N
は整数)倍してレジスト上に投影した際のNを示すもの
とする。ここで一般に、レクチル上のパターンを光学系
でレジストに投影する際の縮小率の大きなステッパー
は、一度に露光可能な範囲は狭いが解像度が高い。一
方、レクチル上のパターンを光学系でレジストに投影す
る際の縮小率の小さなステッパーは、一度に露光可能な
範囲は広いが解像度が低い。
As another example, an N-channel type TFT
71, N channel type T to P channel type TFT 72
When the FT73 and the P-channel TFT 74 are required to be miniaturized, the step of the second exposure is performed in the first exposure step using a stepper having a small reduction rate when the pattern on the reticle is projected onto the resist by the optical system. In the step (1), exposure is performed using a stepper having a large reduction rate when the pattern on the reticle is projected onto the resist by the optical system. The reduction ratio of the stepper means the pattern on the reticle is 1 / N (N
Is an integer), and N when projected on the resist. Generally, a stepper having a large reduction rate when projecting a pattern on a reticle onto a resist by an optical system has a narrow range capable of being exposed at one time, but has a high resolution. On the other hand, the stepper, which has a small reduction rate when the pattern on the reticle is projected onto the resist by the optical system, has a wide range that can be exposed at one time but has a low resolution.

【0093】上記の様に、第1の露光の工程と第2の露
光の工程において露光手段を変えることによって、高い
生産性を有し、且つ、特性の良いTFTを有する半導体
装置を作製することが可能である。なお、第1の露光及
び第2の露光工程において用いる露光手段(露光条件及
び露光装置)は、上記に限定されない。公知の露光手段
を自由に用いることが可能である。また、第1の露光工
程、第2の露光工程それぞれは、複数の露光手段を用い
て行っても良い。
As described above, by changing the exposure means in the first exposure step and the second exposure step, a semiconductor device having a TFT with high productivity and good characteristics can be manufactured. Is possible. The exposure unit (exposure condition and exposure apparatus) used in the first exposure and the second exposure steps is not limited to the above. It is possible to freely use known exposure means. Further, each of the first exposure step and the second exposure step may be performed using a plurality of exposure means.

【0094】なお、本実施の形態では、シングルゲート
型のTFTの作製工程を示したが、ダブルゲート構造
や、それ以上のゲート数を有するマルチゲート構造でも
構わない。
In this embodiment mode, a manufacturing process of a single-gate type TFT is shown, but a double-gate structure or a multi-gate structure having more gates may be used.

【0095】なお、本実施の形態では、トップゲート型
のTFTを示し、その作製工程を示した。しかし、本発
明の半導体装置の作製方法は、デュアルゲート型のTF
Tに対しても適用することが可能である。なお、デュア
ルゲート型のTFTとは、チャネル領域の上に絶縁膜を
介して重なるゲート電極と、当該チャネル領域の下に絶
縁膜を介して重なるゲート電極とを有するTFTであ
る。
In this embodiment mode, a top gate type TFT is shown and its manufacturing process is shown. However, the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention is not limited to the dual gate type TF.
It is also applicable to T. Note that a dual-gate TFT is a TFT that has a gate electrode that overlaps with a channel region with an insulating film in between and a gate electrode that overlaps with the insulating film below the channel region.

【0096】また、本発明の半導体装置の作製方法を用
いれば、ゲートメタルを用いて形成される、TFT以外
の素子の電極や配線等の形状の自由度も増やすことが可
能である。
Further, by using the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention, it is possible to increase the degree of freedom in the shapes of electrodes and wirings of elements other than TFTs formed by using gate metal.

【0097】(実施の形態2)本実施の形態では、実施
の形態1とは異なる本発明の半導体装置の作製方法の一
例を、図3を用いて説明する。なお、本実施の形態2に
おいて示す作製工程例は、課題を解決するための手段に
おいて、図1(C)に示した例に相当する。
[Embodiment Mode 2] In this embodiment mode, an example of a method for manufacturing a semiconductor device of the present invention, which is different from that in Embodiment Mode 1, is described with reference to FIGS. Note that the manufacturing process example shown in Embodiment Mode 2 corresponds to the example shown in FIG. 1C as a means for solving the problems.

【0098】図3(A)において、基板201は、石英
基板、シリコン基板、金属基板又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る。また本作製工程の
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
用いても良い。本実施の形態ではバリウムホウケイ酸ガ
ラス、アルミノホウケイ酸ガラス等のガラスからなる基
板201を用いる。次いで、基板201上に酸化珪素
膜、窒化珪素膜又は酸化窒化珪素膜などの絶縁膜から成
る下地膜(図示せず)を形成する。下地膜は、前記絶縁
膜の単層構造でも前記絶縁膜を2層以上積層させた構造
であっても良い。本実施の形態では、下地膜の1層目と
して、プラズマCVD法を用いて、SiH 4、NH3、及
びN2Oを反応ガスとして成膜される窒化酸化珪素膜を
10〜200nm(好ましくは50〜100nm)の厚さに
形成する。本実施の形態では、窒化酸化珪素膜を50nm
の厚さに形成する。次いで下地膜の2層目として、プラ
ズマCVD法を用いて、SiH4及びN2Oを反応ガスと
して成膜される酸化窒化珪素膜を50〜200nm(好ま
しくは100〜150nm)の厚さに形成する。本実施の
形態では、酸化窒化珪素膜を100nmの厚さに形成す
る。
In FIG. 3A, the substrate 201 is made of quartz.
Table of substrate, silicon substrate, metal substrate or stainless steel substrate
The one with an insulating film formed on the surface is used. In addition,
A plastic substrate with heat resistance that can withstand the processing temperature
You may use. In this embodiment, barium borosilicate gas is used.
Base made of glass such as lath and aluminoborosilicate glass
A plate 201 is used. Then, silicon oxide is formed on the substrate 201.
Film, silicon nitride film or silicon oxynitride film
A base film (not shown) is formed. The base film is the insulation
A structure in which two or more layers of the insulating film are laminated even in a single-layer structure of the film
May be In this embodiment, the first layer of the base film and
Then, using the plasma CVD method, SiH Four, NH3, And
And N2A silicon oxynitride film formed using O as a reaction gas
To a thickness of 10 to 200 nm (preferably 50 to 100 nm)
Form. In this embodiment mode, a silicon nitride oxide film having a thickness of 50 nm is used.
To the thickness of. Next, as the second layer of the base film,
Using the Zuma CVD method, SiHFourAnd N2O as reaction gas
The silicon oxynitride film formed by 50 to 200 nm (preferably
The thickness is preferably 100 to 150 nm). Of this implementation
In the form, a silicon oxynitride film is formed to a thickness of 100 nm.
It

【0099】続いて、下地膜上に半導体膜を形成する。
半導体膜は公知の手段(スパッタ法、LPCVD法、プ
ラズマCVD法等)により25〜80nm(好ましくは3
0〜60nm)の厚さで半導体膜を成膜する。次いで前記
半導体膜を公知の結晶化法(レーザ結晶化法、RTA又
はファーネスアニール炉を用いる熱結晶化法、結晶化を
助長する金属元素を用いる熱結晶化法等)を用いて結晶
化させる。なお、結晶化を助長する金属元素を用いる熱
結晶化法とレーザ結晶化法とを組み合わせてもよい。例
えば、結晶化を助長する金属元素を用いる熱結晶化法を
行った後、レーザ結晶化法を行っても良い。
Subsequently, a semiconductor film is formed on the base film.
The semiconductor film has a thickness of 25 to 80 nm (preferably 3 nm) by known means (sputtering method, LPCVD method, plasma CVD method, etc.).
A semiconductor film is formed to a thickness of 0 to 60 nm). Next, the semiconductor film is crystallized by a known crystallization method (laser crystallization method, thermal crystallization method using RTA or furnace annealing, thermal crystallization method using a metal element that promotes crystallization, etc.). Note that the thermal crystallization method using a metal element that promotes crystallization and the laser crystallization method may be combined. For example, the laser crystallization method may be performed after the thermal crystallization method using a metal element that promotes crystallization.

【0100】そして、得られた結晶質半導体膜を所望の
形状にパターニングして半導体層(半導体活性層)20
2a〜202eを形成する。なお前記半導体層として、
非晶質半導体膜、微結晶半導体膜、結晶質半導体膜、又
は非晶質珪素ゲルマニウム膜などの非晶質構造を有する
化合物半導体膜等を用いることができる。本実施の形態
では、プラズマCVD法を用いて、膜厚55nmの非晶質
珪素膜を成膜する。そして、ニッケルを含む溶液を非晶
質珪素膜上に保持させ、この非晶質珪素膜に脱水素化
(500℃、1時間)を行なった後、熱結晶化(550
℃、4時間)を行なって結晶質珪素膜を形成する。その
後、フォトリソグラフィ法を用いたパターニング処理に
よって島状の半導体層202a〜202eを形成する。
Then, the obtained crystalline semiconductor film is patterned into a desired shape to form a semiconductor layer (semiconductor active layer) 20.
2a to 202e are formed. As the semiconductor layer,
A compound semiconductor film having an amorphous structure such as an amorphous semiconductor film, a microcrystalline semiconductor film, a crystalline semiconductor film, or an amorphous silicon germanium film can be used. In this embodiment mode, an amorphous silicon film having a thickness of 55 nm is formed by a plasma CVD method. Then, a solution containing nickel is held on the amorphous silicon film, the amorphous silicon film is dehydrogenated (500 ° C., 1 hour), and then thermally crystallized (550
C., 4 hours) to form a crystalline silicon film. After that, island-shaped semiconductor layers 202a to 202e are formed by a patterning process using a photolithography method.

【0101】なおレーザ結晶化法で結晶質半導体膜を作
製する場合のレーザは、連続発振またはパルス発振の気
体レーザ又は固体レーザを用いれば良い。前者の気体レ
ーザとしては、エキシマレーザ、YAGレーザ、YVO
4レーザ、YLFレーザ、YAlO3レーザ、ガラスレー
ザ、ルビーレーザ、Ti:サファイアレーザ等を用いる
ことができる。また後者の固体レーザとしては、Cr、
Nd、Er、Ho、Ce、Co、Ti又はTmがドーピ
ングされたYAG、YVO4、YLF、YAlO3などの
結晶を使ったレーザを用いることができる。当該レーザ
の基本波はドーピングする材料によって異なり、1μm
前後の基本波を有するレーザ光が得られる。基本波に対
する高調波は、非線形光学素子を用いることで得ること
ができる。なお非晶質半導体膜の結晶化に際し、大粒径
に結晶を得るためには、連続発振が可能な固体レーザを
用い、基本波の第2高調波〜第4高調波を適用するのが
好ましい。代表的には、Nd:YVO4レーザー(基本波
1064nm)の第2高調波(532nm)や第3高調波
(355nm)を適用する。
As a laser for forming a crystalline semiconductor film by a laser crystallization method, a continuous wave or pulsed gas laser or solid laser may be used. Examples of the former gas laser include excimer laser, YAG laser, and YVO.
4 laser, YLF laser, YAlO 3 laser, glass laser, ruby laser, Ti: sapphire laser, etc. can be used. As the latter solid-state laser, Cr,
A laser using a crystal of YAG, YVO 4 , YLF, YAlO 3 or the like doped with Nd, Er, Ho, Ce, Co, Ti or Tm can be used. The fundamental wave of the laser depends on the doping material, 1 μm
Laser light having front and rear fundamental waves can be obtained. The harmonic wave with respect to the fundamental wave can be obtained by using a non-linear optical element. In order to obtain crystals with a large grain size when crystallizing the amorphous semiconductor film, it is preferable to use a solid-state laser capable of continuous oscillation and to apply the second to fourth harmonics of the fundamental wave. . Typically, the second harmonic (532 nm) or the third harmonic (355 nm) of the Nd: YVO 4 laser (fundamental wave 1064 nm) is applied.

【0102】また出力10Wの連続発振のYVO4レー
ザから射出されたレーザ光は、非線形光学素子により高
調波に変換する。さらに、共振器の中にYVO4結晶と
非線形光学素子を入れて、高調波を射出する方法もあ
る。そして、好ましくは光学系により照射面にて矩形状
または楕円形状のレーザ光に成形して、被処理体に照射
する。このときのエネルギー密度は0.01〜100MW
/cm2程度(好ましくは0.1〜10MW/cm2)が必要で
ある。そして、10〜2000cm/s程度の速度でレー
ザ光に対して相対的に半導体膜を移動させて照射する。
Laser light emitted from a continuous oscillation YVO 4 laser with an output of 10 W is converted into a harmonic by a non-linear optical element. Further, there is also a method of emitting a harmonic by inserting a YVO 4 crystal and a non-linear optical element in the resonator. Then, preferably, a rectangular or elliptical laser beam is formed on the irradiation surface by an optical system, and the object to be processed is irradiated. Energy density at this time is 0.01-100 MW
/ Cm 2 (preferably 0.1 to 10 MW / cm 2 ) is required. Then, the semiconductor film is moved relative to the laser beam at a speed of about 10 to 2000 cm / s for irradiation.

【0103】また上記のレーザを用いる場合には、レー
ザ発振器から放射されたレーザビームを光学系で線状に
集光して、半導体膜に照射すると良い。結晶化の条件は
適宜設定されるが、エキシマレーザ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100〜700mJ/cm2(代表的には200〜300mJ/
cm2)とすると良い。またYAGレーザを用いる場合に
は、その第2高調波を用いてパルス発振周波数1〜30
0Hzとし、レーザーエネルギー密度を300〜1000
mJ/cm2(代表的には350〜500mJ/cm2)とすると良
い。そして幅100〜1000μm(好ましくは幅40
0μm)で線状に集光したレーザ光を基板全面に渡って
照射し、このときの線状ビームの重ね合わせ率(オーバ
ーラップ率)を50〜98%としても良い。
When the above laser is used, it is advisable that the laser beam emitted from the laser oscillator is linearly condensed by the optical system and irradiated onto the semiconductor film. The crystallization conditions are appropriately set. When an excimer laser is used, the pulse oscillation frequency is 300 Hz and the laser energy density is 100 to 700 mJ / cm 2 (typically 200 to 300 mJ / cm 2 ).
cm 2 ) is good. When a YAG laser is used, its second harmonic is used to generate a pulse oscillation frequency of 1 to 30.
0Hz, laser energy density 300-1000
mJ / cm 2 may (typically 350~500mJ / cm 2) to. And a width of 100 to 1000 μm (preferably a width of 40
The laser beam converged linearly at 0 μm) may be irradiated over the entire surface of the substrate, and the overlapping ratio (overlap ratio) of the linear beams at this time may be set to 50 to 98%.

【0104】しかしながら本実施の形態では、結晶化を
助長する金属元素を用いて非晶質珪素膜の結晶化を行な
ったため、前記金属元素が結晶質珪素膜中に残留してい
る。そのため、前記結晶質珪素膜上に50〜100nmの
非晶質珪素膜を形成し、加熱処理(RTA法やファーネ
スアニール炉を用いた熱アニール等)を行なって、該非
晶質珪素膜中に前記金属元素を拡散させ、前記非晶質珪
素膜は加熱処理後にエッチングを行なって除去する。そ
の結果、前記結晶質珪素膜中の金属元素の含有量を低減
または除去することができる。
However, in this embodiment, since the amorphous silicon film is crystallized by using the metal element that promotes crystallization, the metal element remains in the crystalline silicon film. Therefore, an amorphous silicon film having a thickness of 50 to 100 nm is formed on the crystalline silicon film, and a heat treatment (RTA method, thermal annealing using a furnace annealing furnace, etc.) is performed to form the amorphous silicon film in the amorphous silicon film. The metal element is diffused, and the amorphous silicon film is removed by etching after heat treatment. As a result, the content of the metal element in the crystalline silicon film can be reduced or removed.

【0105】なお島状の半導体層202a〜202eを
形成した後、微量な不純物元素(ボロンまたはリン)の
ドーピングを行なってもよい。こうして、チャネル領域
となる領域にも微量な不純物元素を添加して、TFTの
しきい値を制御することが可能である。
After forming the island-shaped semiconductor layers 202a to 202e, a slight amount of impurity element (boron or phosphorus) may be doped. Thus, the threshold value of the TFT can be controlled by adding a slight amount of the impurity element also to the region which will be the channel region.

【0106】次いで、半導体層202a〜202eを覆
うゲート絶縁膜203を形成する。ゲート絶縁膜203
はプラズマCVD法やスパッタ法を用いて、膜厚を40
〜150nmとして珪素を含む絶縁膜で形成する。本実施
の形態では、ゲート絶縁膜203としてプラズマCVD
法により酸化窒化珪素膜を115nmの厚さに形成する。
勿論、ゲート絶縁膜203は酸化窒化珪素膜に限定され
るものでなく、他の珪素を含む絶縁膜を単層または積層
構造として用いても良い。なおゲート絶縁膜203とし
て酸化珪素膜を用いる場合には、プラズマCVD法でT
EOS(Tetraethyl Orthosilicate)とO2とを混合
し、反応圧力40Pa、基板温度300〜400℃とし、
高周波(13.56MHz)電力密度0.5〜0.8W/cm2
で放電させて形成しても良い。上記の工程により作製さ
れる酸化珪素膜は、その後400〜500℃の熱アニー
ルによって、ゲート絶縁膜203として良好な特性を得
ることができる。
Then, a gate insulating film 203 which covers the semiconductor layers 202a to 202e is formed. Gate insulating film 203
Is formed by plasma CVD or sputtering to a film thickness of 40
It is formed of an insulating film containing silicon having a thickness of 150 nm. In this embodiment mode, plasma CVD is used as the gate insulating film 203.
A silicon oxynitride film is formed to a thickness of 115 nm by the method.
Of course, the gate insulating film 203 is not limited to the silicon oxynitride film, and another insulating film containing silicon may be used as a single layer or a laminated structure. Note that when a silicon oxide film is used as the gate insulating film 203, T
EOS (Tetraethyl Orthosilicate) and O 2 are mixed, reaction pressure is 40 Pa, substrate temperature is 300 to 400 ° C.,
High frequency (13.56MHz) power density 0.5-0.8W / cm 2
It may be formed by discharging. The silicon oxide film manufactured through the above steps can be provided with favorable characteristics as the gate insulating film 203 by subsequent thermal annealing at 400 to 500 ° C.

【0107】ここで、ゲート電極を作製する前に半導体
層202a〜202eの特定の領域に不純物元素をドー
ピングしておいても良い。この際形成された不純物領域
と重ねてゲート電極を作製することによって、Lov領
域等を形成することが可能である。なお、半導体層20
2a〜202eに不純物元素をドーピングする際は、ゲ
ート絶縁膜203とは別の絶縁膜(ドープ用絶縁膜と表
記)を形成しておいてもよい。この場合、上記ドーピン
グ処理が終了した後、ドープ用絶縁膜を除去する。
Here, a specific region of the semiconductor layers 202a to 202e may be doped with an impurity element before forming the gate electrode. The Lov region and the like can be formed by forming the gate electrode so as to overlap with the impurity region formed at this time. The semiconductor layer 20
When doping 2a to 202e with an impurity element, an insulating film (referred to as a doping insulating film) different from the gate insulating film 203 may be formed. In this case, after the doping process is completed, the doping insulating film is removed.

【0108】次いで、第1の導電膜204aをTaNで
20〜100nmの厚さに形成し、第2の導電膜204b
をWで100〜400nmの厚さに形成する。本実施の形
態では、膜厚30nmのTaN膜からなる第1の導電膜2
04aと、膜厚370nmのW膜からなる第2の導電膜2
04bを積層形成する。本実施の形態では、第1の導電
膜204aであるTaN膜は、Taのターゲットを用い
て窒素を含む雰囲気内でスパッタ法で形成する。また第
2の導電膜204bであるW膜は、Wのターゲットを用
いたスパッタ法で形成する。その他に6フッ化タングス
テン(WF6)を用いる熱CVD法で形成することもで
きる。いずれにしてもゲート電極として使用するために
は低抵抗化を図る必要があり、W膜の抵抗率は20μΩ
cm以下にすることが望ましい。W膜は結晶粒を大きくす
ることで低抵抗率化を図ることができるが、W膜中に酸
素などの不純物元素が多い場合には結晶化が阻害され高
抵抗化する。従って本実施の形態では、高純度のW(純
度99.9999%)のターゲットを用いたスパッタ法
で、さらに成膜時に気相中からの不純物の混入がないよ
うに十分配慮してW膜を形成することにより、抵抗率9
〜20μΩcmを実現することができた。
Next, the first conductive film 204a is formed of TaN to a thickness of 20 to 100 nm, and the second conductive film 204b is formed.
Is formed with W to a thickness of 100 to 400 nm. In this embodiment, the first conductive film 2 made of a TaN film having a film thickness of 30 nm is used.
04a and a second conductive film 2 made of a W film having a thickness of 370 nm
04b is laminated. In this embodiment mode, the TaN film which is the first conductive film 204a is formed by a sputtering method in a nitrogen-containing atmosphere using a Ta target. The W film which is the second conductive film 204b is formed by a sputtering method using a W target. Alternatively, it can be formed by a thermal CVD method using tungsten hexafluoride (WF 6 ). In any case, it is necessary to reduce the resistance in order to use it as a gate electrode, and the resistivity of the W film is 20 μΩ.
It is desirable to make it below cm. Although the resistivity of the W film can be lowered by enlarging the crystal grains, when the W film contains many impurity elements such as oxygen, crystallization is hindered and the resistance is increased. Therefore, in this embodiment, the W film is formed by a sputtering method using a high-purity W (purity 99.9999%) target, and with sufficient consideration so that impurities are not mixed from the gas phase during film formation. By forming, a resistivity of 9
We were able to achieve ~ 20μΩcm.

【0109】なお本実施の形態では、第1の導電膜20
4aをTaN膜、第2の導電膜204bをW膜とした
が、第1の導電膜204a及び第2の導電膜204bを
構成する材料は特に限定されない。第1の導電膜204
a及び第2の導電膜204bは、Ta、W、Ti、M
o、Al、Cu、Cr、Ndから選択された元素、また
は前記元素を主成分とする合金材料若しくは化合物材料
で形成してもよい。また、リン等の不純物元素をドーピ
ングした多結晶珪素膜に代表される半導体膜やAgPd
Cu合金で形成してもよい。
In this embodiment, the first conductive film 20 is used.
Although 4a is a TaN film and the second conductive film 204b is a W film, the materials forming the first conductive film 204a and the second conductive film 204b are not particularly limited. First conductive film 204
a and the second conductive film 204b are formed of Ta, W, Ti, M.
It may be formed of an element selected from o, Al, Cu, Cr, and Nd, or an alloy material or a compound material containing the above element as a main component. Further, a semiconductor film typified by a polycrystalline silicon film doped with an impurity element such as phosphorus or AgPd
It may be formed of a Cu alloy.

【0110】次に、レジスト205を成膜する。レジス
ト205の成膜法としては、塗布法を用いることができ
る。なお、塗布法には、スピンコータやロールコータを
用いればよい。レジスト205は、ポジ型、ネガ型の何
れも使用可能であり、露光の際に用いる光源に応じて選
択できる。
Next, a resist 205 is formed. As a method for forming the resist 205, a coating method can be used. A spin coater or a roll coater may be used for the coating method. The resist 205 can be either a positive type or a negative type, and can be selected according to the light source used at the time of exposure.

【0111】次いで、レジスト205を露光(第1の露
光)して、レジストマスク209、210、211及び
285を形成し、ゲート電極を作製するための第1のエ
ッチング処理(ゲートメタルエッチング1)を行う(図
3(B))。第1のエッチング処理では、第1及び第2
のエッチング条件で行なう。本実施の形態では第1のエ
ッチング条件として、ICP(Inductively Coupled Pl
asma:誘導結合型プラズマ)エッチング法を用い、エッ
チング用ガスにCF4とCl2とO2とを用い、それぞれ
のガス流量比を25:25:10(sccm)とし、
1.0Paの圧力でコイル型の電極に500WのRF(1
3.56MHz)電力を投入してプラズマを生成してエッ
チングを行う。基板側(試料ステージ)にも150Wの
RF(13.56MHz)電力を投入し、実質的に負の自
己バイアス電圧を印加する。そして第1のエッチング条
件によりW膜をエッチングして第2の導電層204bの
端部をテーパー形状とする。続いて、レジストマスク2
09、210、211を除去せずに第2のエッチング条
件に変更し、エッチング用ガスにCF4とCl2とを用
い、それぞれのガス流量比を30:30(sccm)とし、
1.0Paの圧力でコイル型の電極に500WのRF(1
3.56MHz)電力を投入してプラズマを生成して15
秒程度のエッチングを行う。基板側(試料ステージ)に
も20WのRF(13.56MHz)電力を投入し、実質的
に負の自己バイアス電圧を印加する。第2のエッチング
条件では第1の導電層204a及び第2の導電層204
bとも同程度にエッチングを行う。なお、ゲート絶縁膜
203上に残渣を残すことなくエッチングするために
は、10〜20%程度の割合でエッチング時間を増加さ
せると良い。上記の第1のエッチング処理では、レジス
トマスクの形状を適したものとすることにより、基板側
に印加するバイアス電圧の効果によって、第1の導電層
204a及び第2の導電層204bの端部がテーパー形
状となる。こうして、第1のエッチング処理により第1
の形状の導電層206、207、208(第1の導電層
206a、207a、208a、第2の導電層206
b、207b、208b)を形成する。ゲート絶縁膜2
03においては、露出した領域は20〜50nm程度エッ
チングされ薄くなる。
Next, the resist 205 is exposed (first exposure) to form resist masks 209, 210, 211 and 285, and a first etching process (gate metal etching 1) for forming a gate electrode is performed. Perform (FIG. 3 (B)). In the first etching process, the first and second
The etching conditions are as follows. In the present embodiment, as the first etching condition, ICP (Inductively Coupled Pl
asma: inductively coupled plasma etching method, CF 4 , Cl 2 and O 2 are used as etching gases, and the flow rate ratio of each gas is set to 25:25:10 (sccm),
500 W RF (1
(3.56 MHz) Power is supplied to generate plasma for etching. RF (13.56 MHz) power of 150 W is also applied to the substrate side (sample stage) to apply a substantially negative self-bias voltage. Then, the W film is etched under the first etching condition so that the end portion of the second conductive layer 204b is tapered. Then, the resist mask 2
09, 210, 211 were changed to the second etching condition without being removed, CF 4 and Cl 2 were used as etching gases, and the respective gas flow ratios were set to 30:30 (sccm),
500 W RF (1
3.56MHz) Power is supplied to generate plasma 15
Perform etching for about a second. 20 W of RF (13.56 MHz) power is also applied to the substrate side (sample stage) to apply a substantially negative self-bias voltage. Under the second etching condition, the first conductive layer 204a and the second conductive layer 204a
Etching is performed to the same level as in b. Note that in order to perform etching without leaving a residue on the gate insulating film 203, the etching time may be increased at a rate of approximately 10 to 20%. In the above-described first etching treatment, by adjusting the shape of the resist mask to an appropriate shape, the end portions of the first conductive layer 204a and the second conductive layer 204b are separated by the effect of the bias voltage applied to the substrate side. It becomes a taper shape. Thus, the first etching process makes
Shaped conductive layers 206, 207, 208 (first conductive layers 206 a, 207 a, 208 a, second conductive layer 206
b, 207b, 208b) are formed. Gate insulating film 2
In 03, the exposed region is etched and thinned by about 20 to 50 nm.

【0112】次いで図3(C)に示すように、レジスト
マスク209、210、211、285を除去せずに第
2のエッチング処理(ゲートメタルエッチング2)を行
なう。第2のエッチング処理では、エッチングガスにS
6とCl2とO2を用い、それぞれのガス流量比を2
4:12:24(sccm)とし、1.3Paの圧力で
コイル側の電力に700WのRF(13.56MHz)電
力を投入してプラズマを生成して25秒程度のエッチン
グを行う。基板側(試料ステージ)にも10WのRF
(13.56MHz)電力を投入し、実質的に負の自己バ
イアス電圧を印加する。こうして、W膜を選択的にエッ
チングして、第2の形状の導電層212〜214(第1
の導電層212a〜214a、第2の導電層212b〜
214b)を形成する。このとき、第1の導電層206
a〜208aはほとんどエッチングされない。また、半
導体層202d、202e上に形成された第1の導電膜
204aと第2の導電膜204bの部分は、レジストマ
スク285で覆われているため、第1のエッチング処理
及び第2のエッチング処理を通して、エッチングされな
い。
Next, as shown in FIG. 3C, a second etching process (gate metal etching 2) is performed without removing the resist masks 209, 210, 211 and 285. In the second etching process, S is used as an etching gas.
Using F 6 , Cl 2 and O 2 , each gas flow rate ratio is 2
At 4:12:24 (sccm), 700 W RF (13.56 MHz) power is applied to the coil side power at a pressure of 1.3 Pa to generate plasma, and etching is performed for about 25 seconds. RF of 10W on the substrate side (sample stage)
(13.56 MHz) is turned on and a substantially negative self-bias voltage is applied. In this way, the W film is selectively etched and the second shape conductive layers 212 to 214 (first
Conductive layers 212a to 214a and second conductive layers 212b to
214b) is formed. At this time, the first conductive layer 206
a to 208a are hardly etched. In addition, since portions of the first conductive film 204a and the second conductive film 204b formed over the semiconductor layers 202d and 202e are covered with the resist mask 285, the first etching treatment and the second etching treatment are performed. Is not etched through.

【0113】そして、レジストマスク209、210、
211を除去せずに第1のドーピング処理(ドーピング
1)を行い、半導体層202a〜202cにN型を付与
する不純物元素を低濃度に添加する。第1のドーピング
処理はイオンドープ法又はイオン注入法で行なえば良
い。イオンドープ法の条件はドーズ量を1×1013〜5
×1014atoms/cm2とし、加速電圧を40〜80kVとし
て行なう。本実施の形態ではドーズ量を5.0×1013
atoms/cm2とし、加速電圧を50kVとして行う。N型を
付与する不純物元素としては、15族に属する元素を用
いれば良く、代表的にはリン(P)又は砒素(As)を
用いられるが、本実施の形態ではリン(P)を用いる。
この場合、第2の形状の導電層212〜214をN型を
付与する不純物元素に対するマスクとして、自己整合的
に第1の不純物領域218a、218b、219a、2
19b、220a、220bを形成する。そして第1の
不純物領域218a、218b、219a、219b、
220a、220bには1×1018〜1×1020atoms/
cm3の濃度範囲でN型を付与する不純物元素が添加され
る。
Then, the resist masks 209, 210,
A first doping process (Doping 1) is performed without removing 211, and an impurity element imparting N-type conductivity is added to the semiconductor layers 202a to 202c at a low concentration. The first doping treatment may be performed by an ion doping method or an ion implantation method. The condition of the ion doping method is that the dose amount is 1 × 10 13 to 5
X 10 14 atoms / cm 2 and acceleration voltage of 40 to 80 kV. In this embodiment, the dose amount is 5.0 × 10 13.
The atoms / cm 2 are used, and the acceleration voltage is set to 50 kV. As the impurity element imparting N-type, an element belonging to Group 15 may be used, and typically phosphorus (P) or arsenic (As) is used. In this embodiment, phosphorus (P) is used.
In this case, the second shape conductive layers 212 to 214 are used as masks for the impurity element imparting N-type, and the first impurity regions 218a, 218b, 219a, and 2 are self-aligned.
19b, 220a, 220b are formed. Then, the first impurity regions 218a, 218b, 219a, 219b,
220a and 220b have 1 × 10 18 to 1 × 10 20 atoms /
An impurity element imparting N-type is added in the concentration range of cm 3 .

【0114】続いて図3(D)に示すように、レジスト
マスク209、210、211、285を除去した後、
新たにレジストマスク221、239、240を形成す
る。第1のドーピング処理よりも高い加速電圧で第2の
ドーピング処理(ドーピング2)を行なう。イオンドー
プ法の条件はドーズ量を1×1013〜3×1015atoms/
cm2とし、加速電圧を60〜120kVとして行なう。本
実施の形態では、ドーズ量を3.0×1015atoms/cm2
とし、加速電圧を65kVとして行う。第2のドーピング
処理は第2の導電層213bを不純物元素に対するマス
クとして用い、第1の導電層213aのテーパー部の下
方の半導体層に不純物元素が添加されるようにドーピン
グを行う。ここで第2のドーピング処理の際は、Pチャ
ネル型TFTとなる半導体層202cを覆うように、レ
ジストマスク239は形成される。なお、レジストマス
ク240は、必ずしも必要ない。
Subsequently, as shown in FIG. 3D, after removing the resist masks 209, 210, 211 and 285,
Resist masks 221, 239 and 240 are newly formed. The second doping process (doping 2) is performed at an acceleration voltage higher than that of the first doping process. The condition of the ion doping method is that the dose amount is 1 × 10 13 to 3 × 10 15 atoms /
cm 2 and the acceleration voltage is 60 to 120 kV. In this embodiment, the dose amount is 3.0 × 10 15 atoms / cm 2
And the acceleration voltage is set to 65 kV. In the second doping treatment, the second conductive layer 213b is used as a mask for the impurity element, and doping is performed so that the impurity element is added to the semiconductor layer below the tapered portion of the first conductive layer 213a. Here, in the second doping process, the resist mask 239 is formed so as to cover the semiconductor layer 202c to be the P-channel TFT. Note that the resist mask 240 is not always necessary.

【0115】上記の第2のドーピング処理を行った結
果、第1の導電層213aと重なる第2の不純物領域
(Lov領域)225a、225bには1×1018〜5×
1019atoms/cm3の濃度範囲でN型を付与する不純物元素
を添加される。また第3の不純物領域222a、222
b、224a、224bには1×1019〜5×1021at
oms/cm3の濃度範囲でN型を付与する不純物元素を添加さ
れる。また前記第1のドーピング処理により形成された
第1の不純物領域218a、218bのうち、第2のド
ーピング処理においてレジスト221で覆われていた領
域223a、223bが存在するが、引き続き第1の不
純物領域とよぶ。
As a result of performing the second doping process described above, 1 × 10 18 to 5 × are formed in the second impurity regions (Lov regions) 225a and 225b overlapping the first conductive layer 213a.
An impurity element imparting N-type is added in a concentration range of 10 19 atoms / cm 3 . In addition, the third impurity regions 222a and 222
b, 224a, and 224b are 1 × 10 19 to 5 × 10 21 at
An impurity element imparting N-type is added in the concentration range of oms / cm 3 . Further, among the first impurity regions 218a and 218b formed by the first doping process, there are regions 223a and 223b covered with the resist 221 in the second doping process, but the first impurity regions continue. Call it.

【0116】なお本実施の形態では、第2のドーピング
処理のみにより、第2の不純物領域225a、225b
及び第3の不純物領域222a、222b、224a、
224bを形成するが、これに限定されない。ドーピン
グ処理を行なう条件を適宜変えて、複数回のドーピング
処理で形成しても良い。
In this embodiment, the second impurity regions 225a and 225b are formed only by the second doping process.
And the third impurity regions 222a, 222b, 224a,
224b, but is not limited thereto. It may be formed by performing the doping process a plurality of times by appropriately changing the conditions for performing the doping process.

【0117】次いで図3(E)に示すように、レジスト
マスク221、239、240を除去した後、新たにレ
ジスト286を成膜する。レジスト286の成膜法とし
ては、塗布法を用いることができる。なお、塗布法に
は、スピンコータやロールコータを用いればよい。レジ
スト286は、ポジ型、ネガ型の何れも使用可能であ
り、露光の際に用いる光源に応じて選択できる。なお、
レジスト286は、第1の露光の際に用いたレジスト2
05と同じ材料であっても良いし、異なっていても良
い。
Next, as shown in FIG. 3E, after removing the resist masks 221, 239 and 240, a new resist 286 is formed. As a method for forming the resist 286, a coating method can be used. A spin coater or a roll coater may be used for the coating method. The resist 286 can be either a positive type or a negative type and can be selected according to the light source used at the time of exposure. In addition,
The resist 286 is the resist 2 used in the first exposure.
The same material as 05 may be used, or different materials may be used.

【0118】次いで、レジスト286を露光(第2の露
光)し、レジストマスク230、231、287を形成
する(図3(F))。なお、第2の露光における露光手
段は、第1の露光と同じであっても良いし、異なってい
てもよい。こうして、第3のエッチング処理(ゲートメ
タルエッチング3)を行う。こうして、ほぼ垂直な端部
を有する第3の形状の導電層228、229(第1の導
電層228a、229a、第2の導電層228b、22
9b)が形成される。なお、半導体層202a、202
b、202c上に形成された第2の形状の導電層21
2、213、214(第1の導電層212a、213
a、214a、第2の導電層212b、213b、21
4b)の部分は、レジストマスク287で覆われている
ためエッチングされない。
Next, the resist 286 is exposed (second exposure) to form resist masks 230, 231, and 287 (FIG. 3 (F)). The exposure means in the second exposure may be the same as or different from the first exposure. Thus, the third etching process (gate metal etching 3) is performed. Thus, the third shape conductive layers 228, 229 (first conductive layers 228a, 229a, second conductive layers 228b, 22) having substantially vertical ends are formed.
9b) is formed. Note that the semiconductor layers 202a and 202a
b, the second shape conductive layer 21 formed on 202c
2, 213, 214 (first conductive layers 212a, 213
a, 214a, second conductive layers 212b, 213b, 21
The portion 4b) is covered with the resist mask 287 and is not etched.

【0119】この後、第3のドーピング処理(ドーピン
グ3)を行う。第3のドーピング処理では、N型を付与
する不純物元素を添加する。ドーピングの方法はイオン
ドープ法もしくはイオン注入法で行えば良い。イオンド
ープ法の条件はドーズ量を1×1013〜5×1014atom
s/cm2とし、加速電圧を60〜100kVとして行う。N
型を付与する不純物元素として15族に属する元素、典
型的にはリン(P)または砒素(As)を用いるが、こ
こではリン(P)を用いる。この場合、レジストマスク
230、231、287をN型を付与する不純物元素に
対するマスクとして、第4の不純物領域232a、23
2b、233a、233bが形成される。第4の不純物
領域232a、232b、233a、233bには1×
1020〜1×1021atoms/cm3の濃度範囲でN型を付与
する不純物元素を添加する。なお、半導体層202a〜
202cは、レジストマスク287で覆われているた
め、第3のドーピング処理において、不純物元素は添加
されない。
After that, a third doping process (doping 3) is performed. In the third doping process, an impurity element imparting N-type is added. The doping method may be an ion doping method or an ion implantation method. The condition of the ion doping method is that the dose amount is 1 × 10 13 to 5 × 10 14 atom.
s / cm 2 and accelerating voltage of 60 to 100 kV. N
As the impurity element imparting the type, an element belonging to Group 15 is used, typically phosphorus (P) or arsenic (As), but phosphorus (P) is used here. In this case, the resist masks 230, 231, 287 are used as masks for the impurity element imparting N-type, and the fourth impurity regions 232a, 232a, 23 are formed.
2b, 233a and 233b are formed. 1 × in the fourth impurity regions 232a, 232b, 233a, 233b.
An impurity element imparting N-type is added within a concentration range of 10 20 to 1 × 10 21 atoms / cm 3 . Note that the semiconductor layers 202a to
Since 202c is covered with the resist mask 287, the impurity element is not added in the third doping treatment.

【0120】次いで、図3(G)に示すように、第4の
ドーピング処理(ドーピング4)を行う。第4のドーピ
ング処理では、P型を付与する不純物元素を添加する。
ドーピングの方法はイオンドープ法もしくはイオン注入
法で行えば良い。Pチャネル型TFTを形成する島状半
導体層202c及び202eに、P型の不純物元素が添
加された第5の不純物領域235a、235b、238
a、238b及び第6の不純物領域236a、236b
を形成する。この際、第2の形状の導電層214b及び
第3の形状の導電層229を不純物元素に対するマスク
として用い、自己整合的に不純物領域を形成する。本実
施の形態では、ジボラン(B26)によるイオンドープ
法を用いる。イオンドープ法の条件としては、ドーズ量
を1×1016atoms/cm2とし、加速電圧を80kVとす
る。こうして、第2の形状の導電層214aに重なる半
導体活性層の領域236a、236bにも、第2の形状
の導電層214aを介してP型の不純物元素を添加する
ことができる。ここで、第6の不純物領域236a、2
36bに添加されるP型不純物元素の濃度は、第5の不
純物領域235a、235bに添加されるP型不純物元
素の濃度と比較して、小さくすることができる。なお第
4のドーピング処理の際、Nチャネル型TFTを形成す
る島状半導体層202a、202b、202dはレジス
トマスク234及び237で全面を被覆しておく。な
お、第1のドーピング処理、第2のドーピング処理、第
3のドーピング処理によって、第5の不純物領域235
a、235b、238a、238bにはそれぞれ異なる
濃度でリンが添加されているが、P型を付与する元素を
高濃度で付与することによって、第5の不純物領域23
5a、235b、238a、238bは、Pチャネル型
TFTのソース領域およびドレイン領域として問題なく
機能する。
Next, as shown in FIG. 3G, a fourth doping process (doping 4) is performed. In the fourth doping process, an impurity element imparting P-type is added.
The doping method may be an ion doping method or an ion implantation method. Fifth impurity regions 235a, 235b, 238 in which a P-type impurity element is added to the island-shaped semiconductor layers 202c and 202e forming the P-channel TFT.
a, 238b and sixth impurity regions 236a, 236b
To form. At this time, the second shape conductive layer 214b and the third shape conductive layer 229 are used as masks for the impurity element to form the impurity regions in a self-aligned manner. In this embodiment mode, an ion doping method using diborane (B 2 H 6 ) is used. As conditions for the ion doping method, the dose amount is 1 × 10 16 atoms / cm 2 and the acceleration voltage is 80 kV. Thus, the P-type impurity element can be added to the regions 236a and 236b of the semiconductor active layer which overlap with the second shape conductive layer 214a through the second shape conductive layer 214a. Here, the sixth impurity regions 236a, 2
The concentration of the P-type impurity element added to 36b can be made lower than the concentration of the P-type impurity element added to the fifth impurity regions 235a and 235b. Note that the island-shaped semiconductor layers 202a, 202b, and 202d forming the N-channel TFT are entirely covered with resist masks 234 and 237 during the fourth doping treatment. Note that the fifth impurity region 235 is formed by the first doping treatment, the second doping treatment, and the third doping treatment.
Although phosphorus is added to a, 235b, 238a, and 238b at different concentrations, the fifth impurity region 23 can be formed by adding an element imparting P-type at a high concentration.
5a, 235b, 238a, and 238b function as a source region and a drain region of the P-channel TFT without any problem.

【0121】以上の工程により、それぞれの半導体層2
02a〜202eに不純物領域が形成される。島状半導
体層と重なる第2の形状の導電層212、213、21
4及び、第3の形状の導電層228、229がゲート電
極として機能する。
Through the above steps, each semiconductor layer 2
Impurity regions are formed in 02a to 202e. Second shape conductive layers 212, 213 and 21 overlapping the island-shaped semiconductor layers
4 and the third shape conductive layers 228 and 229 function as gate electrodes.

【0122】こうして図3(H)に示すように、Nチャ
ネル型TFT61、Nチャネル型TFT62、Pチャネ
ル型TFT63、Nチャネル型TFT64、Pチャネル
型TFT65が形成される。
Thus, as shown in FIG. 3H, an N-channel TFT 61, an N-channel TFT 62, a P-channel TFT 63, an N-channel TFT 64 and a P-channel TFT 65 are formed.

【0123】Nチャネル型TFT61は、チャネル領域
292、ソース領域及びドレイン領域に相当する高濃度
不純物領域222a、222b、ゲート電極と重ならな
い低濃度不純物領域(Loff領域)223a、223
bを有する。Nチャネル型TFT62は、チャネル領域
293、ソース領域及びドレイン領域に相当する高濃度
不純物領域224a、224b、ゲート電極と重なる低
濃度不純物領域(Lov領域)225a、225bを有
する。一方、Pチャネル型TFT63は、チャネル領域
294、ソース領域及びドレイン領域に相当する高濃度
不純物領域235a、235b、ゲート電極と重なる低
濃度不純物領域(Lov領域)236a、236bを有
する。Nチャネル型TFT61、Nチャネル型TFT6
2及びPチャネル型TFT63のゲート電極は、テーパ
ー形状の端部を有する。そのため、ゲート電極を小さく
するには不適当な形状のTFTである。しかし、Lov
領域や、Loff領域を、ゲート電極の作製工程におい
て、自己整合的に作製することが可能であるため、TF
T作製における工程数を抑えることができる。こうし
て、工程数を低減して耐圧性の高いTFTを形成するこ
とが可能である。
The N-channel TFT 61 includes a channel region 292, high-concentration impurity regions 222a and 222b corresponding to the source and drain regions, and low-concentration impurity regions (Loff regions) 223a and 223 that do not overlap with the gate electrode.
b. The N-channel TFT 62 has a channel region 293, high-concentration impurity regions 224a and 224b corresponding to the source and drain regions, and low-concentration impurity regions (Lov regions) 225a and 225b overlapping with the gate electrode. On the other hand, the P-channel TFT 63 has a channel region 294, high concentration impurity regions 235a and 235b corresponding to the source and drain regions, and low concentration impurity regions (Lov regions) 236a and 236b overlapping with the gate electrode. N-channel TFT 61, N-channel TFT 6
The gate electrodes of the 2 and P-channel TFTs 63 have tapered end portions. Therefore, the TFT has an inappropriate shape for reducing the size of the gate electrode. But Lov
The region and the Loff region can be formed in a self-aligned manner in the process of forming the gate electrode.
The number of steps in T fabrication can be suppressed. In this way, it is possible to reduce the number of steps and form a TFT having high pressure resistance.

【0124】また、Nチャネル型TFT64は、チャネ
ル領域295、ソース領域及びドレイン領域に相当する
高濃度不純物領域232a、232bを有する。また、
Pチャネル型TFT65は、チャネル領域296、ソー
ス領域及びドレイン領域に相当する高濃度不純物領域2
38a、238bを有する。Nチャネル型TFT64及
びPチャネル型TFT65は、シングルドレイン構造で
ある。Nチャネル型TFT64、Pチャネル型TFT6
5は、Lov領域やLoff領域を有するTFTとする
場合は新たなマスクが必要となり、工程数が増えるとい
った問題がある。しかし、ゲート電極の端部を垂直にエ
ッチングするため、微細化が可能である。
The N-channel TFT 64 has a channel region 295 and high-concentration impurity regions 232a and 232b corresponding to the source and drain regions. Also,
The P-channel TFT 65 has a high-concentration impurity region 2 corresponding to the channel region 296, the source region and the drain region.
38a and 238b. The N-channel TFT 64 and the P-channel TFT 65 have a single drain structure. N-channel TFT 64, P-channel TFT 6
No. 5 has a problem that a new mask is required when the TFT having the Lov region and the Loff region is used, and the number of steps is increased. However, since the edge of the gate electrode is vertically etched, miniaturization is possible.

【0125】なお、Nチャネル型TFT61、Nチャネ
ル型TFT62、Pチャネル型TFT63、Nチャネル
型TFT64、Pチャネル型TFT65それぞれのゲー
ト電極の作製における露光手段については、実施の形態
1と同様であるので、ここでは説明は省略する。
The exposure means for producing the gate electrodes of the N-channel TFT 61, the N-channel TFT 62, the P-channel TFT 63, the N-channel TFT 64 and the P-channel TFT 65 is the same as that of the first embodiment. The description is omitted here.

【0126】例えば、Nチャネル型TFT61、Nチャ
ネル型TFT62、Pチャネル型TFT63によって、
耐圧性が要求される回路を作製し、Nチャネル型TFT
64、Pチャネル型TFT65によって、微細化が要求
される回路を作製することができる。このとき、それぞ
れのTFTのゲート電極の作製における露光手段につい
ては、実施の形態1と同様とすることができる。
For example, with the N-channel type TFT 61, the N-channel type TFT 62, and the P-channel type TFT 63,
N-channel TFTs are manufactured by manufacturing circuits that require pressure resistance.
A circuit that requires miniaturization can be manufactured using the 64 and P-channel TFTs 65. At this time, the exposure means in manufacturing the gate electrode of each TFT can be the same as that in the first embodiment.

【0127】なお、本実施の形態では、シングルゲート
型のTFTの作製工程を示したが、ダブルゲート構造
や、それ以上のゲート数を有するマルチゲート構造でも
構わない。また、本実施の形態では、トップゲート型の
TFTを示し、その作製工程を示した。しかし、本発明
の半導体装置の作製方法は、デュアルゲート型のTFT
に対しても適用することが可能である。
Although the manufacturing process of the single-gate TFT is described in this embodiment mode, a double-gate structure or a multi-gate structure having more gates may be used. In addition, in this embodiment mode, a top-gate TFT is shown and a manufacturing process thereof is shown. However, the method for manufacturing the semiconductor device of the present invention is not limited to the dual gate type TFT
It is also possible to apply to.

【0128】また、本発明の半導体装置の作製方法を用
いれば、ゲートメタルを用いて形成される、TFT以外
の素子の電極や配線等の形状の自由度も増やすことが可
能である。 (実施の形態3)本実施の形態では、実施の形態1や実
施の形態2とは異なる本発明の半導体装置の作製方法の
一例を、図4を用いて説明する。なお、本実施の形態3
において示す作製工程例は、課題を解決するための手段
において図1(B)に示した例に相当する。なお、ゲー
トメタルエッチング2までの工程は、実施の形態2にお
いて図3を用いて説明した工程と同様であるので、同じ
部分は同じ符号を用いて示し、説明は省略する。
Further, by using the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention, it is possible to increase the degree of freedom in the shapes of electrodes and wirings of elements other than TFTs formed by using gate metal. (Embodiment Mode 3) In this embodiment mode, an example of a method for manufacturing a semiconductor device of the present invention, which is different from those in Embodiment Modes 1 and 2, is described with reference to FIGS. The third embodiment
The example of the manufacturing process shown in 1 corresponds to the example shown in FIG. 1B in the means for solving the problem. Since the steps up to gate metal etching 2 are the same as the steps described with reference to FIG. 3 in the second embodiment, the same parts are denoted by the same reference numerals and the description thereof will be omitted.

【0129】実施の形態2の工程に従い、図4(C)ま
で作製する。次いで図4(D)に示すように、レジスト
マスク209〜211、285を除去し、新たにレジス
トを成膜して露光(第2の露光)し、レジストマスク3
30、331、388を形成する。なお、第2の露光に
おける露光手段は、第1の露光と同じであっても良いし
異なっていてもよい。こうして、第3のエッチング処理
(ゲートメタルエッチング3)を行う。こうして、ほぼ
垂直な端部を有する第3の形状の導電層328、329
(第1の導電層328a、329a、第2の導電層32
8b、329b)が形成される。なお、半導体層202
a、202b、202c上に形成された第2の形状の導
電層212、213、214(第1の導電層212a、
213a、214a、第2の導電層212b、213
b、214b)の部分は、レジストマスク388で覆わ
れているためエッチングされない。
According to the steps of the second embodiment, up to FIG. Next, as shown in FIG. 4D, the resist masks 209 to 211 and 285 are removed, a new resist film is formed and exposed (second exposure), and the resist mask 3 is formed.
30, 331, 388 are formed. The exposure means in the second exposure may be the same as or different from that in the first exposure. Thus, the third etching process (gate metal etching 3) is performed. Thus, the third shaped conductive layers 328, 329 having substantially vertical edges.
(First conductive layers 328a, 329a, second conductive layer 32
8b, 329b) are formed. Note that the semiconductor layer 202
The second shape conductive layers 212, 213, 214 (first conductive layers 212a, 202a, 202c) formed on a, 202b, 202c.
213a and 214a, the second conductive layers 212b and 213
The portion (b, 214b) is not etched because it is covered with the resist mask 388.

【0130】この後図4(E)に示すように、レジスト
マスク330、331、388を除去した後、第1のド
ーピング処理(ドーピング1)を行い、半導体層202
a〜202eにN型を付与する不純物元素を低濃度に添
加する。第1のドーピング処理はイオンドープ法又はイ
オン注入法で行なえば良い。イオンドープ法の条件はド
ーズ量を1×1013〜5×1014atoms/cm2とし、加速
電圧を40〜80kVとして行なう。本実施の形態ではド
ーズ量を5.0×1013atoms/cm2とし、加速電圧を5
0kVとして行う。N型を付与する不純物元素としては、
15族に属する元素を用いれば良く、代表的にはリン
(P)又は砒素(As)が用いられるが、本実施の形態
ではリン(P)を用いる。この場合、第2の形状の導電
層212〜214及び第3の形状の導電層328、32
9をN型を付与する不純物元素に対するマスクとして、
自己整合的に第1の不純物領域318a、318b、3
19a、319b、320a、320b、1220a、
1220b、1221a、1221bを形成する。そし
て第1の不純物領域318a、318b、319a、3
19b、320a、320b、1220a、1220
b、1221a、1221bには1×1018〜1×10
20atoms/cm3の濃度範囲でN型を付与する不純物元素が添
加される。
After that, as shown in FIG. 4E, after removing the resist masks 330, 331 and 388, a first doping process (doping 1) is performed to perform the semiconductor layer 202.
An impurity element imparting N-type is added to a to 202e at a low concentration. The first doping treatment may be performed by an ion doping method or an ion implantation method. The conditions of the ion doping method are that the dose amount is 1 × 10 13 to 5 × 10 14 atoms / cm 2 and the acceleration voltage is 40 to 80 kV. In this embodiment, the dose amount is 5.0 × 10 13 atoms / cm 2 and the acceleration voltage is 5
Perform as 0 kV. As an impurity element imparting N-type,
An element belonging to Group 15 may be used, and phosphorus (P) or arsenic (As) is typically used, but phosphorus (P) is used in this embodiment. In this case, the second shape conductive layers 212 to 214 and the third shape conductive layers 328 and 32.
9 as a mask against the impurity element imparting N-type,
The first impurity regions 318a, 318b, 3 are self-aligned.
19a, 319b, 320a, 320b, 1220a,
1220b, 1221a and 1221b are formed. Then, the first impurity regions 318a, 318b, 319a, 3
19b, 320a, 320b, 1220a, 1220
1 × 10 18 to 1 × 10 for b, 1221a, and 1221b
An impurity element imparting N-type is added within a concentration range of 20 atoms / cm 3 .

【0131】続いて図4(F)に示すように、新たにレ
ジストマスク321、327、333を形成する。第1
のドーピング処理よりも高い加速電圧で第2のドーピン
グ処理(ドーピング2)を行なう。イオンドープ法の条
件はドーズ量を1×1013〜3×1015atoms/cm2
し、加速電圧を60〜120kVとして行なう。本実施の
形態では、ドーズ量を3.0×1015atoms/cm2とし加
速電圧を65kVとして行う。第2のドーピング処理は第
2の形状の導電層213b及び第3の形状の導電層32
8を不純物元素に対するマスクとして用い、第1の導電
層213aのテーパー部の下方の半導体層に不純物元素
が添加されるようにドーピングを行う。なお、第2のド
ーピング処理の際は、Pチャネル型TFTとなる半導体
層202c及び202eを覆うように、レジストマスク
327、333が形成されている。
Subsequently, as shown in FIG. 4F, new resist masks 321, 327, and 333 are formed. First
The second doping process (doping 2) is performed at an acceleration voltage higher than that of the second doping process. The condition of the ion doping method is that the dose amount is 1 × 10 13 to 3 × 10 15 atoms / cm 2 and the acceleration voltage is 60 to 120 kV. In this embodiment mode, the dose amount is 3.0 × 10 15 atoms / cm 2 and the acceleration voltage is 65 kV. The second doping process is performed in the second shape conductive layer 213b and the third shape conductive layer 32.
Using 8 as a mask for the impurity element, doping is performed so that the impurity element is added to the semiconductor layer below the tapered portion of the first conductive layer 213a. Note that resist masks 327 and 333 are formed so as to cover the semiconductor layers 202c and 202e to be P-channel TFTs in the second doping treatment.

【0132】上記の第2のドーピング処理を行った結
果、第1の導電層213aと重なる第2の不純物領域3
25a、325bには1×1018〜5×1019atoms/cm
3の濃度範囲でN型を付与する不純物元素を添加される。
また第3の不純物領域322a、322b、324a、
324b、332a、332bには1×1019〜5×1
21atoms/cm3の濃度範囲でN型を付与する不純物元素を
添加される。また前記第1のドーピング処理により形成
された第1の不純物領域318a、318bのうち、第
2のドーピング処理においてレジスト321で覆われて
いた領域323a、323bが存在するが、引き続き第
1の不純物領域とよぶ。
As a result of the above second doping process, the second impurity region 3 overlapping with the first conductive layer 213a is formed.
25a and 325b include 1 × 10 18 to 5 × 10 19 atoms / cm
An impurity element imparting N-type is added within the concentration range of 3 .
In addition, the third impurity regions 322a, 322b, 324a,
1 × 10 19 to 5 × 1 for 324b, 332a, and 332b.
An impurity element imparting N-type is added within the concentration range of 0 21 atoms / cm 3 . Further, among the first impurity regions 318a and 318b formed by the first doping process, there are regions 323a and 323b covered with the resist 321 in the second doping process, but the first impurity regions continue. Call it.

【0133】なお本実施の形態では、第2のドーピング
処理のみにより第2の不純物領域325a、325b及
び第3の不純物領域322a、322b、324a、3
24b、332a、332bを形成したが、これに限定
されない。ドーピング処理を行なう条件を適宜変えて、
複数回のドーピング処理で形成しても良い。
In this embodiment mode, the second impurity regions 325a, 325b and the third impurity regions 322a, 322b, 324a, 3 are formed only by the second doping process.
Although 24b, 332a, and 332b are formed, it is not limited thereto. By appropriately changing the conditions for performing the doping process,
It may be formed by a plurality of doping processes.

【0134】次いで図4(G)に示すように、レジスト
マスク321、327、333を除去した後、新たにレ
ジストマスク334及び337を成膜する。次いで、第
3のドーピング処理(ドーピング3)を行う。第3のド
ーピング処理では、P型を付与する不純物元素を添加す
る。ドーピングの方法はイオンドープ法もしくはイオン
注入法で行えば良い。Pチャネル型TFTを形成する島
状半導体層202c及び202eに、P型の不純物元素
が添加された第4の不純物領域335a、335b、3
38a、338b及び第5の不純物領域336a、33
6bを形成する。この際、第2の形状の導電層214b
及び第3の形状の導電層329を不純物元素に対するマ
スクとして用い、自己整合的に不純物領域を形成する。
本実施の形態では、ジボラン(B26)によるイオンド
ープ法を用いる。イオンドープ法の条件としては、ドー
ズ量を1×1016atoms/cm2とし、加速電圧を80kVと
する。こうして、第2の形状の導電層214aに重なる
半導体活性層の領域336a、336bにも、第2の形
状の導電層214aを介してP型の不純物元素を添加す
ることができる。ここで、第5の不純物領域336a、
336bに添加されたP型不純物元素の濃度は、第4の
不純物領域335a、335bに添加されたP型不純物
元素の濃度と比較して、小さくすることができる。なお
第3のドーピング処理の際、Nチャネル型TFTを形成
する島状半導体層202a、202b、202dはレジ
ストマスク334及び337で全面を被覆しておく。な
お、第1のドーピング処理、第2のドーピング処理、第
3のドーピング処理によって、第4の不純物領域335
a、335b、338a、338bにはリンが添加され
ているが、P型を付与する元素を高濃度で付与すること
によって、第4の不純物領域335a、335b、33
8a、338bは、Pチャネル型TFTのソース領域お
よびドレイン領域として問題なく機能する。
Next, as shown in FIG. 4G, after removing the resist masks 321, 327 and 333, new resist masks 334 and 337 are formed. Then, a third doping process (doping 3) is performed. In the third doping process, an impurity element imparting P-type is added. The doping method may be an ion doping method or an ion implantation method. Fourth impurity regions 335 a, 335 b, 3 in which a P-type impurity element is added to the island-shaped semiconductor layers 202 c and 202 e forming the P-channel TFT.
38a, 338b and fifth impurity regions 336a, 33.
6b is formed. At this time, the second shape conductive layer 214b
Using the third shape conductive layer 329 as a mask for the impurity element, the impurity regions are formed in a self-aligned manner.
In this embodiment mode, an ion doping method using diborane (B 2 H 6 ) is used. As conditions for the ion doping method, the dose amount is 1 × 10 16 atoms / cm 2 and the acceleration voltage is 80 kV. Thus, the P-type impurity element can be added to the regions 336a and 336b of the semiconductor active layer which overlap with the second shape conductive layer 214a through the second shape conductive layer 214a. Here, the fifth impurity region 336a,
The concentration of the P-type impurity element added to 336b can be lower than the concentration of the P-type impurity element added to the fourth impurity regions 335a and 335b. During the third doping process, the island-shaped semiconductor layers 202a, 202b, and 202d forming the N-channel TFT are entirely covered with resist masks 334 and 337. Note that the fourth impurity region 335 is formed by the first doping treatment, the second doping treatment, and the third doping treatment.
Although phosphorus is added to the a, 335b, 338a, and 338b, the fourth impurity regions 335a, 335b, and 33 are formed by adding a high-concentration element that imparts P-type conductivity.
8a and 338b function as a source region and a drain region of the P-channel TFT without any problem.

【0135】以上の工程により、それぞれの半導体層2
02a〜202eに不純物領域が形成される。島状半導
体層と重なる第2の形状の導電層212、213、21
4及び、第3の形状の導電層328、329がゲート電
極として機能する。
Through the above steps, each semiconductor layer 2
Impurity regions are formed in 02a to 202e. Second shape conductive layers 212, 213 and 21 overlapping the island-shaped semiconductor layers
4 and the third shape conductive layers 328 and 329 function as gate electrodes.

【0136】こうして図4(H)に示すように、Nチャ
ネル型TFT361、Nチャネル型TFT362、Pチ
ャネル型TFT363、Nチャネル型TFT364、P
チャネル型TFT365が形成される。
Thus, as shown in FIG. 4H, an N-channel TFT 361, an N-channel TFT 362, a P-channel TFT 363, an N-channel TFT 364, P.
The channel type TFT 365 is formed.

【0137】Nチャネル型TFT361は、チャネル領
域392、ソース領域及びドレイン領域に相当する高濃
度不純物領域322a、322b、ゲート電極と重なら
ない低濃度不純物領域(Loff領域)323a、32
3bを有する。Nチャネル型TFT362は、チャネル
領域393、ソース領域及びドレイン領域に相当する高
濃度不純物領域324a、324b、ゲート電極と重な
る低濃度不純物領域(Lov領域)325a、325b
を有する。一方、Pチャネル型TFT363は、チャネ
ル領域394、ソース領域及びドレイン領域に相当する
高濃度不純物領域335a、335b、ゲート電極と重
なる低濃度不純物領域(Lov領域)336a、336
bを有する。Nチャネル型TFT361、Nチャネル型
TFT362及びPチャネル型TFT363のゲート電
極は、テーパー形状の端部を有する。そのため、ゲート
電極を小さくするには不適当な形状のTFTである。し
かし、Lov領域やLoff領域を、ゲート電極の作製
工程において自己整合的に作製することが可能であるた
め、TFT作製における工程数を抑えることができる。
こうして、工程数を低減して耐圧性の高いTFTを形成
することが可能である。
The N-channel TFT 361 includes a channel region 392, high-concentration impurity regions 322a and 322b corresponding to the source and drain regions, and low-concentration impurity regions (Loff regions) 323a and 32 that do not overlap with the gate electrode.
With 3b. The N-channel TFT 362 includes a channel region 393, high-concentration impurity regions 324a and 324b corresponding to the source and drain regions, and low-concentration impurity regions (Lov regions) 325a and 325b overlapping with the gate electrode.
Have. On the other hand, the P-channel TFT 363 has a channel region 394, high-concentration impurity regions 335a and 335b corresponding to the source and drain regions, and low-concentration impurity regions (Lov regions) 336a and 336 overlapping with the gate electrode.
b. The gate electrodes of the N-channel TFT 361, the N-channel TFT 362, and the P-channel TFT 363 have tapered end portions. Therefore, the TFT has an inappropriate shape for reducing the size of the gate electrode. However, the Lov region and the Loff region can be formed in a self-aligned manner in the process of forming the gate electrode, so that the number of steps in manufacturing the TFT can be suppressed.
In this way, it is possible to reduce the number of steps and form a TFT having high pressure resistance.

【0138】また、Nチャネル型TFT364は、チャ
ネル領域395、ソース領域及びドレイン領域に相当す
る高濃度不純物領域332a、332bを有する。Pチ
ャネル型TFT365は、チャネル領域396、ソース
領域及びドレイン領域に相当する高濃度不純物領域33
8a、338bを有する。Nチャネル型TFT364及
びPチャネル型TFT365は、シングルドレイン構造
である。Nチャネル型TFT364、Pチャネル型TF
T365は、Lov領域やLoff領域を作製する場合
は、新たなマスクが必要となり、工程数が増えるといっ
た問題がある。しかし、ゲート電極の端部を垂直にエッ
チングしてもかまわない工程を用いて作製されるため、
微細化が可能である。
The N-channel TFT 364 has a channel region 395 and high-concentration impurity regions 332a and 332b corresponding to the source and drain regions. The P-channel TFT 365 has a high-concentration impurity region 33 corresponding to the channel region 396, the source region and the drain region.
8a and 338b. The N-channel TFT 364 and the P-channel TFT 365 have a single drain structure. N-channel TFT 364, P-channel TF
T365 has a problem that a new mask is required when manufacturing a Lov region or a Loff region, which results in an increase in the number of steps. However, since it is manufactured using a process in which the end of the gate electrode may be vertically etched,
Miniaturization is possible.

【0139】なお、本実施の形態3において、図4
(F)に示した工程では、第3の形状の導電層328及
び、第3の形状の導電層328周辺部分のみを覆うレジ
ストマスクを、レジストマスク321、327、333
と同時に形成することによって、工程数を増やさないで
Nチャネル型TFT364にLoff領域を形成するこ
とも可能である。
In the third embodiment, as shown in FIG.
In the step shown in (F), the resist masks that cover only the third shape conductive layer 328 and the peripheral portion of the third shape conductive layer 328 are changed to resist masks 321, 327, and 333.
By forming at the same time, the Loff region can be formed in the N-channel TFT 364 without increasing the number of steps.

【0140】なお、Nチャネル型TFT361、Nチャ
ネル型TFT362、Pチャネル型TFT363、Nチ
ャネル型TFT364、Pチャネル型TFT365それ
ぞれのゲート電極の作製における露光手段については、
実施の形態1と同様であるので、ここでは説明は省略す
る。
Regarding the exposure means in the manufacture of the gate electrodes of the N-channel TFT 361, the N-channel TFT 362, the P-channel TFT 363, the N-channel TFT 364 and the P-channel TFT 365,
Since it is the same as that of the first embodiment, the description thereof is omitted here.

【0141】例えば、Nチャネル型TFT361、Nチ
ャネル型TFT362、Pチャネル型TFT363によ
って、耐圧性が要求される回路を作製し、Nチャネル型
TFT364、Pチャネル型TFT365によって、微
細化が要求される回路を作製することができる。このと
き、それぞれのTFTのゲート電極の作製における露光
手段については、実施の形態1と同様とすることができ
る。
For example, the N-channel type TFT 361, the N-channel type TFT 362, and the P-channel type TFT 363 form a circuit having a high withstand voltage, and the N-channel type TFT 364 and the P-channel type TFT 365 require a fine circuit. Can be produced. At this time, the exposure means in manufacturing the gate electrode of each TFT can be the same as that in the first embodiment.

【0142】なお、本実施の形態では、シングルゲート
型のTFTの作製工程を示したが、ダブルゲート構造
や、それ以上のゲート数を有するマルチゲート構造でも
構わない。また、本実施の形態では、トップゲート型の
TFTを示し、その作製工程を示した。しかし、本発明
の半導体装置の作製方法は、デュアルゲート型のTFT
に対しても適用することが可能である。
Although the manufacturing process of the single gate type TFT is shown in this embodiment mode, a double gate structure or a multi-gate structure having more gates may be used. In addition, in this embodiment mode, a top-gate TFT is shown and a manufacturing process thereof is shown. However, the method for manufacturing the semiconductor device of the present invention is not limited to the dual gate type TFT
It is also possible to apply to.

【0143】また、本発明の半導体装置の作製方法を用
いれば、ゲートメタルを用いて形成される、TFT以外
の素子の電極や配線等の形状の自由度も増やすことが可
能である。
Further, by using the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention, it is possible to increase the degree of freedom in the shapes of electrodes and wirings of elements other than TFTs formed by using gate metal.

【0144】(実施の形態4)本実施の形態では、実施
の形態1乃至実施の形態3とは異なる本発明の半導体装
置の作製方法の一例を、図25を用いて説明する。な
お、本実施の形態4において示す作製工程例は、課題を
解決するための手段において図1(B)に示した例に相
当する。なお、ゲートメタルエッチング3までの工程
は、実施の形態3において図4を用いて説明した工程と
同様であるので、説明は省略する。
[Embodiment Mode 4] In this embodiment mode, an example of a method for manufacturing a semiconductor device of the present invention, which is different from those in Embodiment Modes 1 to 3, is described with reference to FIGS. Note that the manufacturing process example shown in Embodiment Mode 4 corresponds to the example shown in FIG. 1B as a means for solving the problems. Note that the steps up to the gate metal etching 3 are the same as the steps described with reference to FIG. 4 in the third embodiment, so description thereof will be omitted.

【0145】実施の形態3の工程に従い、図25(D)
まで作製する。次いで図25(E)に示すように、レジ
ストマスク330、331、388を除去し、新たなレ
ジストマスク8000を形成する。レジストマスク80
00によって、Pチャネル型TFTとなる半導体層20
2eが覆われている。第1のドーピング処理(ドーピン
グ1)を行い、半導体層202a〜202dにN型を付
与する不純物元素を低濃度に添加する。第1のドーピン
グ処理はイオンドープ法又はイオン注入法で行なえば良
い。N型を付与する不純物元素としては、15族に属す
る元素を用いれば良く、代表的にはリン(P)又は砒素
(As)が用いられるが、本実施の形態ではリン(P)
を用いる。この場合、第2の形状の導電層212〜21
4及び第3の形状の導電層328をN型を付与する不純
物元素に対するマスクとして、第1の不純物領域831
8a、8318b、8319a、8319b、8320
a、8320b、8220a、8220bを形成する。
第1の不純物領域8318a、8318b、8319
a、8319b、8320a、8320b、8220
a、8220bにはN型を付与する不純物元素が添加さ
れる。
According to the steps of the third embodiment, FIG.
Up to. Next, as shown in FIG. 25E, the resist masks 330, 331, 388 are removed and a new resist mask 8000 is formed. Resist mask 80
00 to form a P-channel TFT semiconductor layer 20.
2e is covered. A first doping process (Doping 1) is performed, and an impurity element imparting N-type conductivity is added to the semiconductor layers 202a to 202d at a low concentration. The first doping treatment may be performed by an ion doping method or an ion implantation method. As the impurity element imparting N-type, an element belonging to Group 15 may be used, and typically phosphorus (P) or arsenic (As) is used. In this embodiment, phosphorus (P) is used.
To use. In this case, the second shape conductive layers 212 to 21
The fourth and third conductive layers 328 are used as a mask for the impurity element imparting N-type conductivity, and the first impurity regions 831 are formed.
8a, 8318b, 8319a, 8319b, 8320
a, 8320b, 8220a, 8220b are formed.
First impurity regions 8318a, 8318b, 8319
a, 8319b, 8320a, 8320b, 8220
An impurity element imparting N-type is added to a and 8220b.

【0146】続いて図25(F)に示すように、レジス
トマスク8000を除去した後、新たにレジストマスク
9101、9102を形成する。第2のドーピング処理
(ドーピング2)を行い、半導体層202eにP型を付
与する不純物元素を低濃度に添加する。第2のドーピン
グ処理はイオンドープ法又はイオン注入法で行なえば良
い。本実施の形態では、ジボラン(B26)によるイオ
ンドープ法を用いる。こうして、第3の形状の導電層3
29がP型を付与するマスクとして、第2の不純物領域
8221a、8221bを形成する。第2の不純物領域
8221a、8221bにはP型の不純物元素が添加さ
れる。
Subsequently, as shown in FIG. 25F, after removing the resist mask 8000, new resist masks 9101 and 9102 are formed. A second doping process (Doping 2) is performed, and an impurity element imparting P-type conductivity is added to the semiconductor layer 202e at a low concentration. The second doping treatment may be performed by an ion doping method or an ion implantation method. In this embodiment mode, an ion doping method using diborane (B 2 H 6 ) is used. Thus, the third shape conductive layer 3
Second impurity regions 8221a and 8221b are formed as a mask for imparting P-type conductivity with reference numeral 29. A P-type impurity element is added to the second impurity regions 8221a and 8221b.

【0147】次いで図25(G)に示すように、レジス
トマスク9101、9102を除去した後、レジストマ
スク9321、9327、9003、9333を形成す
る。その後、N型を付与する不純物元素を添加する、第
3のドーピング処理(ドーピング3)を行う。第3のド
ーピング処理(ドーピング3)では、第1のドーピング
処理よりも高い加速電圧で行なう。第3のドーピング処
理は第2の形状の導電層213bを不純物元素に対する
マスクとして用い、第1の導電層213aのテーパー部
の下方の半導体層に不純物元素が添加されるようにドー
ピングを行う。なお、第3のドーピング処理の際は、P
チャネル型TFTとなる半導体層202c及び202e
を覆うように、レジストマスク9327、9333が形
成されている。また、第1の不純物領域8318a、8
318bの一部及び第2の形状の導電層212を覆うよ
うにレジストマスク9321が形成されている。第1の
不純物領域8220a、8220bの一部及び第3の形
状の導電層328を覆うようにレジストマスク9003
が形成されている。レジストマスク9321に覆われな
い第1の不純物領域8318a、8318b及び、レジ
ストマスク9003に覆われない第1の不純物領域82
20a、8220bには、第3のドーピング工程によっ
てN型の不純物元素が添加される。なお、第1の不純物
領域8318a、8318b、8220a、8220b
のうち、第3のドーピング処理においてレジスト932
1、9003で覆われていた領域9323a、9323
b、9004a、9004bが存在するが、引き続き第
1の不純物領域とよぶ。また、第2の形状の導電層21
3bと重ならない第2の形状の導電層213aの下部に
も、N型を付与する不純物元素が添加されるように、第
3のドーピング処理における条件(加速電圧等)を設定
する。第2の形状の導電層213aを介して添加された
不純物元素の濃度は、第2の形状の導電層213aを介
さず添加された不純物元素の濃度より低くすることが可
能である。こうして、高濃度にN型を付与する不純物元
素を添加された第3の不純物領域9322a、9322
b、9324a、9324b、9332a、9332b
と、低濃度でN型を付与する不純物元素が添加された9
323a、9323b、9325a、9325b、90
04a、9004bを形成する。
Next, as shown in FIG. 25G, after removing the resist masks 9101 and 9102, resist masks 9321, 9327, 9003 and 9333 are formed. After that, a third doping process (doping 3) is performed in which an impurity element imparting N-type conductivity is added. The third doping process (doping 3) is performed at an acceleration voltage higher than that of the first doping process. In the third doping treatment, the second shape conductive layer 213b is used as a mask for the impurity element, and doping is performed so that the impurity element is added to the semiconductor layer below the tapered portion of the first conductive layer 213a. In addition, at the time of the third doping process, P
Semiconductor layers 202c and 202e to be channel type TFTs
Resist masks 9327 and 9333 are formed so as to cover the. In addition, the first impurity regions 8318a and 8318a, 8
A resist mask 9321 is formed so as to cover part of the 318b and the second shape conductive layer 212. A resist mask 9003 is formed so as to cover part of the first impurity regions 8220a and 8220b and the conductive layer 328 having the third shape.
Are formed. The first impurity regions 8318a and 8318b which are not covered with the resist mask 9321 and the first impurity regions 82 which are not covered with the resist mask 9003.
An N-type impurity element is added to 20a and 8220b in the third doping step. Note that the first impurity regions 8318a, 8318b, 8220a, 8220b
Of the resist 932 in the third doping process
Areas 9323a, 9323 covered by 1, 9003
Although there are b, 9004a, and 9004b, they are referred to as a first impurity region. In addition, the second shape conductive layer 21
The conditions (acceleration voltage or the like) in the third doping process are set so that the impurity element imparting N-type conductivity is added to the lower portion of the second shape conductive layer 213a which does not overlap with 3b. The concentration of the impurity element added through the second shape conductive layer 213a can be lower than the concentration of the impurity element added without the second shape conductive layer 213a. Thus, the third impurity regions 9322a and 9322 to which the impurity element imparting N-type is added at high concentration are added.
b, 9324a, 9324b, 9332a, 9332b
And an impurity element imparting N-type at a low concentration was added 9
323a, 9323b, 9325a, 9325b, 90
04a and 9004b are formed.

【0148】次いで図25(H)に示すように、レジス
トマスク9321、9327、9003、9333を除
去した後、レジストマスク9334、9337、900
5を形成する。その後、P型を付与する不純物元素を添
加する、第4のドーピング処理(ドーピング4)を行
う。第4のドーピング処理(ドーピング4)では、第2
のドーピング処理よりも高い加速電圧で行なう。第4の
ドーピング処理は第2の形状の導電層214bを不純物
元素に対するマスクとして用い、第1の導電層214a
のテーパー部の下方の半導体層に不純物元素が添加され
るようにドーピングを行う。なお、第4のドーピング処
理の際は、Nチャネル型TFTとなる半導体層202
a、202b及び202dを覆うように、レジストマス
ク9334、9337が形成されている。また、第2の
不純物領域8221a、8221bの一部及び第3の形
状の導電層329を覆うようにレジストマスク9005
が形成されている。レジストマスク9005に覆われな
い第2の不純物領域8221a、8221bには、第4
のドーピング工程によってP型の不純物元素が添加され
る。なお、第2の不純物領域8221a、8221bの
うち、第4のドーピング処理においてレジスト9005
で覆われていた領域9006a、9006bが存在する
が、引き続き第2の不純物領域とよぶ。また、第2の形
状の導電層214bと重ならない第2の形状の導電層2
14aの下部にも、P型を付与する不純物元素が添加さ
れるように、第4のドーピング処理における条件(加速
電圧等)を設定する。第2の形状の導電層214aを介
して添加される不純物元素の濃度は、第2の形状の導電
層214aを介さず添加される不純物元素の濃度より低
くすることが可能である。こうして、高濃度にP型を付
与する不純物元素を添加された第4の不純物領域933
5a、9335b、9338a、9338bと、低濃度
でP型を付与する不純物元素が添加された9336a、
9336b、9006a、9006bを形成する。
Next, as shown in FIG. 25H, after removing the resist masks 9321, 9327, 9003 and 9333, the resist masks 9334, 9337 and 900 are removed.
5 is formed. After that, a fourth doping process (doping 4) is performed to add an impurity element imparting P-type conductivity. In the fourth doping process (Doping 4), the second
The accelerating voltage is higher than that of the doping process. In the fourth doping process, the second shape conductive layer 214b is used as a mask for the impurity element, and the first conductive layer 214a is used.
Doping is performed so that the impurity element is added to the semiconductor layer below the taper portion. Note that in the fourth doping treatment, the semiconductor layer 202 to be an N-channel TFT is formed.
Resist masks 9334 and 9337 are formed so as to cover a, 202b, and 202d. In addition, a resist mask 9005 is formed so as to cover part of the second impurity regions 8221a and 8221b and the conductive layer 329 having the third shape.
Are formed. In the second impurity regions 8221a and 8221b which are not covered with the resist mask 9005, the fourth impurity regions
A P-type impurity element is added by the doping process of. Of the second impurity regions 8221a and 8221b, the resist 9005 in the fourth doping treatment is used.
Although there are regions 9006a and 9006b which are covered with, they are continuously called second impurity regions. In addition, the second shape conductive layer 2 that does not overlap with the second shape conductive layer 214b
The conditions (acceleration voltage, etc.) in the fourth doping process are set so that the impurity element imparting P-type is also added to the lower part of 14a. The concentration of the impurity element added through the second shape conductive layer 214a can be lower than the concentration of the impurity element added without passing through the second shape conductive layer 214a. Thus, the fourth impurity region 933 to which the impurity element imparting P-type is added at high concentration is added.
5a, 9335b, 9338a, 9338b, and 9336a to which an impurity element imparting P-type is added at a low concentration,
9336b, 9006a, and 9006b are formed.

【0149】なお、第1のドーピング処理によって、第
4の不純物領域9335a、9335bにはリンが添加
されているが、P型を付与する元素を高濃度で付与する
ことによって、第4の不純物領域9335a、9335
bは、Pチャネル型TFTのソース領域およびドレイン
領域として問題なく機能する。
Although phosphorus is added to the fourth impurity regions 9335a and 9335b by the first doping treatment, by adding a high concentration of an element imparting P-type conductivity, the fourth impurity regions 9335a and 9335b are doped. 9335a, 9335
b functions as a source region and a drain region of the P-channel TFT without any problem.

【0150】以上の工程により、それぞれの半導体層2
02a〜202eに不純物領域が形成される。島状半導
体層と重なる第2の形状の導電層212、213、21
4及び、第3の形状の導電層328、329がゲート電
極として機能する。
Through the above steps, each semiconductor layer 2
Impurity regions are formed in 02a to 202e. Second shape conductive layers 212, 213 and 21 overlapping the island-shaped semiconductor layers
4 and the third shape conductive layers 328 and 329 function as gate electrodes.

【0151】こうして図25(I)に示すように、Nチ
ャネル型TFT9361、Nチャネル型TFT936
2、Pチャネル型TFT9363、Nチャネル型TFT
9364、Pチャネル型TFT9365が形成される。
Thus, as shown in FIG. 25I, an N-channel TFT 9361 and an N-channel TFT 936 are provided.
2, P-channel type TFT 9363, N-channel type TFT
9364 and a P-channel TFT 9365 are formed.

【0152】Nチャネル型TFT9361は、チャネル
領域9392、ソース領域及びドレイン領域に相当する
高濃度不純物領域9322a、9322b、ゲート電極
と重ならない低濃度不純物領域(Loff領域)932
3a、9323bを有する。Nチャネル型TFT936
2は、チャネル領域9393、ソース領域及びドレイン
領域に相当する高濃度不純物領域9324a、9324
b、ゲート電極と重なる低濃度不純物領域(Lov領
域)9325a、9325bを有する。一方、Pチャネ
ル型TFT9363は、チャネル領域9394、ソース
領域及びドレイン領域に相当する高濃度不純物領域93
35a、9335b、ゲート電極と重なる低濃度不純物
領域(Lov領域)9336a、9336bを有する。
Nチャネル型TFT9361、Nチャネル型TFT93
62及びPチャネル型TFT9363のゲート電極は、
テーパー形状の端部を有する。そのため、ゲート電極を
小さくするには不適当な形状のTFTである。
The N-channel TFT 9361 includes a channel region 9392, high-concentration impurity regions 9322a and 9322b corresponding to source and drain regions, and a low-concentration impurity region (Loff region) 932 which does not overlap with the gate electrode.
3a and 9323b. N-channel TFT 936
2 is high concentration impurity regions 9324a and 9324 corresponding to the channel region 9393, the source region and the drain region.
b, low-concentration impurity regions (Lov regions) 9325a and 9325b overlapping with the gate electrode. On the other hand, the P-channel TFT 9363 has a high-concentration impurity region 93 corresponding to the channel region 9394, the source region, and the drain region.
35a and 9335b, and low concentration impurity regions (Lov regions) 9336a and 9336b overlapping with the gate electrode.
N-channel TFT 9361, N-channel TFT 93
The gate electrodes of the 62 and P-channel TFT 9363 are
It has a tapered end. Therefore, the TFT has an inappropriate shape for reducing the size of the gate electrode.

【0153】また、Nチャネル型TFT9364は、チ
ャネル領域9395、ソース領域及びドレイン領域に相
当する高濃度不純物領域9332a、9332bを有す
る。また、ゲート電極と重ならない低濃度不純物領域
(Loff領域)9004a、9004bを有する。P
チャネル型TFT9365は、チャネル領域9396、
ソース領域及びドレイン領域に相当する高濃度不純物領
域9338a、9338bを有する。また、ゲート電極
と重ならない低濃度不純物領域(Loff領域)900
6a、9006bを有する。本実施の形態では、Nチャ
ネル型TFT9364及びPチャネル型TFT9365
にも、Loff領域を作製する工程を示した。
The N-channel TFT 9364 has a channel region 9395 and high-concentration impurity regions 9332a and 9332b corresponding to the source and drain regions. Further, low concentration impurity regions (Loff regions) 9004a and 9004b which do not overlap with the gate electrode are provided. P
The channel type TFT 9365 has a channel region 9396,
High concentration impurity regions 9338a and 9338b corresponding to the source region and the drain region are provided. In addition, a low concentration impurity region (Loff region) 900 which does not overlap with the gate electrode
6a and 9006b. In this embodiment mode, an N-channel TFT 9364 and a P-channel TFT 9365 are used.
Also, the process of forming the Loff region is shown.

【0154】Nチャネル型TFT9361、Nチャネル
型TFT9362、Pチャネル型TFT9363、Nチ
ャネル型TFT9364、Pチャネル型TFT9365
それぞれのゲート電極の作製における露光手段について
は、実施の形態1と同様であるので、ここでは説明は省
略する。
N-channel TFT 9361, N-channel TFT 9362, P-channel TFT 9363, N-channel TFT 9364, P-channel TFT 9365.
Since the exposure means for manufacturing each gate electrode is the same as that in the first embodiment, the description thereof is omitted here.

【0155】なお、本実施の形態では、シングルゲート
型のTFTの作製工程を示したが、ダブルゲート構造
や、それ以上のゲート数を有するマルチゲート構造でも
構わない。また、本実施の形態では、トップゲート型の
TFTを示し、その作製工程を示した。しかし、本発明
の半導体装置の作製方法は、デュアルゲート型のTFT
に対しても適用することが可能である。
In this embodiment mode, a manufacturing process of a single-gate type TFT is shown, but a double-gate structure or a multi-gate structure having more gates may be used. In addition, in this embodiment mode, a top-gate TFT is shown and a manufacturing process thereof is shown. However, the method for manufacturing the semiconductor device of the present invention is not limited to the dual gate type TFT
It is also possible to apply to.

【0156】また、本発明の半導体装置の作製方法を用
いれば、ゲートメタルを用いて形成される、TFT以外
の素子の電極や配線等の形状の自由度も増やすことが可
能である。
Further, by using the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention, it is possible to increase the degree of freedom in the shapes of electrodes and wirings of elements other than TFTs formed by using gate metal.

【0157】(実施の形態5)本実施の形態では、実施
の形態1乃至実施の形態4とは異なる本発明の半導体装
置の作製方法の一例を、図26を用いて説明する。な
お、本実施の形態5において示す作製工程例は、課題を
解決するための手段において図1(B)に示した例に相
当する。なお、ゲートメタルエッチング3までの工程
は、実施の形態4において図25を用いて説明した工程
と同様であるので、説明は省略する。
[Embodiment Mode 5] In this embodiment mode, an example of a method for manufacturing a semiconductor device of the present invention, which is different from those in Embodiment Modes 1 to 4, is described with reference to FIGS. Note that the manufacturing process example shown in Embodiment Mode 5 corresponds to the example shown in FIG. 1B as a means for solving the problems. Since the steps up to gate metal etching 3 are the same as the steps described with reference to FIG. 25 in the fourth embodiment, description thereof will be omitted.

【0158】実施の形態4の工程に従い、図26(D)
まで作製する。次いで図26(E)に示すように、レジ
ストマスク330、331、388を除去し、新たなレ
ジストマスク8000を形成する。レジストマスク80
00によって、Pチャネル型TFTとなる半導体層20
2eが覆われている。第1のドーピング処理(ドーピン
グ1)を行い、半導体層202a〜202dにN型を付
与する不純物元素を低濃度に添加する。第1のドーピン
グ処理はイオンドープ法又はイオン注入法で行なえば良
い。N型を付与する不純物元素としては、15族に属す
る元素を用いれば良く、代表的にはリン(P)又は砒素
(As)が用いられるが、本実施の形態ではリン(P)
を用いる。この場合、第2の形状の導電層212〜21
4及び第3の形状の導電層328をN型を付与する不純
物元素に対するマスクとして、第1の不純物領域831
8a、8318b、8319a、8319b、8320
a、8320b、8220a、8220bを形成する。
According to the steps of the fourth embodiment, FIG.
Up to. Next, as shown in FIG. 26E, the resist masks 330, 331, and 388 are removed and a new resist mask 8000 is formed. Resist mask 80
00 to form a P-channel TFT semiconductor layer 20.
2e is covered. A first doping process (Doping 1) is performed, and an impurity element imparting N-type conductivity is added to the semiconductor layers 202a to 202d at a low concentration. The first doping treatment may be performed by an ion doping method or an ion implantation method. As the impurity element imparting N-type, an element belonging to Group 15 may be used, and typically phosphorus (P) or arsenic (As) is used. In this embodiment, phosphorus (P) is used.
To use. In this case, the second shape conductive layers 212 to 21
The fourth and third conductive layers 328 are used as a mask for the impurity element imparting N-type conductivity, and the first impurity regions 831 are formed.
8a, 8318b, 8319a, 8319b, 8320
a, 8320b, 8220a, 8220b are formed.

【0159】次いで図26(F)に示すように、レジス
トマスク8000を除去し、新たなレジストマスク80
01、8002を形成する。レジストマスク8002に
よって、Pチャネル型TFTとなる半導体層202c、
Nチャネル型TFTとなる半導体層202d、Pチャネ
ル型TFTとなる半導体層202eが覆われている。ま
た、レジストマスク8001によって、第1の不純物領
域8318a、8318bの一部8323a、8323
bが覆われている。第2のドーピング処理(ドーピング
2)を行い、半導体層202a、202bにN型を付与
する不純物元素を低濃度に添加する。第2のドーピング
処理はイオンドープ法又はイオン注入法で行なえば良
い。N型を付与する不純物元素としては、15族に属す
る元素を用いれば良く、代表的にはリン(P)又は砒素
(As)が用いられるが、本実施の形態ではリン(P)
を用いる。この場合、第2の形状の導電層213bをN
型を付与する不純物元素に対するマスクとして、第2の
不純物領域8322a、8322b、8324a、83
24bを形成する。なお、第2のドーピング処理におい
てレジストマスク8001の覆われた領域8323a、
8323bが存在するが、引き続き第1の不純物領域と
よぶ。また、第2の形状の導電層213bと重ならない
第2の形状の導電層213aの下部にも、N型を付与す
る不純物元素が添加されるように、第2のドーピング処
理における条件(加速電圧等)を設定する。なお、第2
の形状の導電層213aを介して添加される不純物元素
の濃度は、第2の形状の導電層213aを介さず添加さ
れる不純物元素の濃度より低くすることが可能である。
こうして、高濃度にN型を付与する不純物元素が添加さ
れた第2の不純物領域8322a、8322b、832
4a、8324bと、低濃度にN型を付与する不純物元
素が添加された第1の不純物領域8323a、8323
b、第3の不純物領域8325a、8325bが形成さ
れる。
Next, as shown in FIG. 26F, the resist mask 8000 is removed and a new resist mask 80 is formed.
01 and 8002 are formed. By the resist mask 8002, the semiconductor layer 202c to be a P-channel TFT,
The semiconductor layer 202d that serves as an N-channel TFT and the semiconductor layer 202e that serves as a P-channel TFT are covered. Further, with the resist mask 8001, parts of the first impurity regions 8318a and 8318b 8323a and 8323 are formed.
b is covered. A second doping process (doping 2) is performed, and an impurity element imparting N-type conductivity is added to the semiconductor layers 202a and 202b at a low concentration. The second doping treatment may be performed by an ion doping method or an ion implantation method. As the impurity element imparting N-type, an element belonging to Group 15 may be used, and typically phosphorus (P) or arsenic (As) is used. In this embodiment, phosphorus (P) is used.
To use. In this case, the second shape conductive layer 213b is
The second impurity regions 8322a, 8322b, 8324a, and 83 are used as masks for the impurity element imparting a mold.
24b is formed. Note that the region 8323a covered with the resist mask 8001 in the second doping treatment,
Although 8323b exists, it is continuously referred to as a first impurity region. In addition, the conditions in the second doping treatment (acceleration voltage Etc.) is set. The second
The concentration of the impurity element added through the conductive layer 213a having the above shape can be lower than the concentration of the impurity element added without passing through the conductive layer 213a having the second shape.
Thus, the second impurity regions 8322a, 8322b, and 832 to which the impurity element imparting N-type is added at high concentration
4a and 8324b and first impurity regions 8323a and 8323 to which an impurity element imparting N-type is added at a low concentration.
b, third impurity regions 8325a and 8325b are formed.

【0160】次いで図26(G)に示すように、レジス
トマスク8001、8002を除去し、新たなレジスト
マスク8003、8004を形成する。レジストマスク
8003によって、Nチャネル型TFTとなる半導体層
202a、Nチャネル型TFTとなる半導体層202b
が覆われ、レジストマスク8004によって、Nチャネ
ル型TFTとなる半導体層202dが覆われている。第
3のドーピング処理(ドーピング3)を行い、半導体層
202c、202eにP型を付与する不純物元素を添加
する。第2のドーピング処理はイオンドープ法又はイオ
ン注入法で行なえば良い。本実施の形態では、ジボラン
(B26)によるイオンドープ法を用いる。こうして、
P型を付与する不純物元素が添加された第4の不純物領
域8335a、8335b、8332a、8332bが
形成される。なお、第4の不純物領域8335a、83
35bには、第1のドーピング処理によって、N型を付
与する不純物元素が添加されているが、第3のドーピン
グ処理においてP型を付与する不純物元素の添加量を適
当に定めることにより、P型の不純物領域として問題無
く機能する。なお、第1のドーピング処理において半導
体層202cを覆うようなレジストマスクを設け、第4
の不純物領域8335a、8335bとなる領域にN型
の不純物元素が添加されないようにしておくこともでき
る。
Next, as shown in FIG. 26G, the resist masks 8001 and 8002 are removed and new resist masks 8003 and 8004 are formed. By the resist mask 8003, a semiconductor layer 202a to be an N-channel TFT and a semiconductor layer 202b to be an N-channel TFT are formed.
And the semiconductor layer 202d to be an N-channel TFT is covered with the resist mask 8004. Third doping treatment (doping 3) is performed, and an impurity element imparting P-type conductivity is added to the semiconductor layers 202c and 202e. The second doping treatment may be performed by an ion doping method or an ion implantation method. In this embodiment mode, an ion doping method using diborane (B 2 H 6 ) is used. Thus
Fourth impurity regions 8335a, 8335b, 8332a, 8332b to which an impurity element imparting P-type conductivity is added are formed. Note that the fourth impurity regions 8335a and 83
The impurity element imparting N-type conductivity is added to 35b by the first doping treatment. Function as an impurity region without any problem. Note that a resist mask that covers the semiconductor layer 202c is provided in the first doping treatment,
It is possible to prevent the N-type impurity element from being added to the regions to be the impurity regions 8335a and 8335b.

【0161】次いで図26(H)に示すように、レジス
トマスク8003、8004を除去し、絶縁膜8005
を形成する。絶縁膜8005としては、被覆性の優れた
膜を用いるのが望ましい。例えば、酸化珪素を用いるこ
とができる。
Then, as shown in FIG. 26H, the resist masks 8003 and 8004 are removed, and an insulating film 8005 is formed.
To form. As the insulating film 8005, it is preferable to use a film having excellent coverage. For example, silicon oxide can be used.

【0162】次いで図26(I)に示すように、絶縁膜
8003を異方性エッチングして、サイドウォール80
06a、8006b、8007a、8007b、800
8a、8008b、8009a、8009b、8010
a、8010bを形成する。
Next, as shown in FIG. 26I, the insulating film 8003 is anisotropically etched to form the sidewalls 80.
06a, 8006b, 8007a, 8007b, 800
8a, 8008b, 8009a, 8009b, 8010
a, 8010b is formed.

【0163】次いで図26(J)に示すように、レジス
トマスク8011、8012を形成する。レジストマス
ク8011、8012によって半導体層202a〜20
2c及び202eの全面が覆われている。その後、N型
を付与する不純物元素を添加する、第4のドーピング処
理を行う。第4のドーピング処理は第3の形状の導電層
328及びサイドウォール8009a、8009bを不
純物元素に対するマスクとして用い行う。レジストマス
ク8011、8012に覆われない第1の不純物領域8
220a、8220bには、第4のドーピング工程によ
ってN型の不純物元素が添加される。なお、第1の不純
物領域8220a、8220bのうち、第4のドーピン
グ処理においてサイドウォール8009a、8009b
で覆われていた領域8014a、8014bが存在する
が、引き続き第1の不純物領域とよぶ。こうして、高濃
度にN型を付与する不純物元素を添加された第5の不純
物領域8013a、8013b、低濃度でN型を付与す
る不純物元素が添加された第1の不純物領域8014
a、8014bを形成する。
Next, as shown in FIG. 26J, resist masks 8011 and 8012 are formed. The semiconductor layers 202a to 20a are formed by the resist masks 8011 and 8012.
The entire surfaces of 2c and 202e are covered. After that, a fourth doping treatment is performed to add an impurity element imparting N-type conductivity. The fourth doping treatment is performed using the third shape conductive layer 328 and the sidewalls 8009a and 8009b as masks against the impurity element. First impurity region 8 not covered with resist masks 8011 and 8012
An N-type impurity element is added to 220a and 8220b in the fourth doping step. Note that, among the first impurity regions 8220a and 8220b, sidewalls 8009a and 8009b in the fourth doping treatment are performed.
Although there are regions 8014a and 8014b covered with, they are continuously called first impurity regions. Thus, the fifth impurity regions 8013a and 8013b to which the impurity element imparting N-type is added at a high concentration and the first impurity region 8014 to which the impurity element imparting N-type is added at a low concentration are added.
a, 8014b is formed.

【0164】以上の工程により、それぞれの半導体層2
02a〜202eに不純物領域が形成される。島状半導
体層と重なる第2の形状の導電層212、213、21
4及び、第3の形状の導電層328、329がゲート電
極として機能する。
Through the above steps, each semiconductor layer 2
Impurity regions are formed in 02a to 202e. Second shape conductive layers 212, 213 and 21 overlapping the island-shaped semiconductor layers
4 and the third shape conductive layers 328 and 329 function as gate electrodes.

【0165】こうして図26(k)に示すように、Nチ
ャネル型TFT8361、Nチャネル型TFT836
2、Pチャネル型TFT8363、Nチャネル型TFT
8364、Pチャネル型TFT8365が形成される。
Thus, as shown in FIG. 26K, an N-channel TFT 8361 and an N-channel TFT 836 are provided.
2, P-channel TFT 8363, N-channel TFT
8364 and a P-channel TFT 8365 are formed.

【0166】Nチャネル型TFT8361は、チャネル
領域8392、ソース領域及びドレイン領域に相当する
高濃度不純物領域8322a、8322b、ゲート電極
と重ならない低濃度不純物領域(Loff領域)832
3a、8323bを有する。Nチャネル型TFT836
2は、チャネル領域8393、ソース領域及びドレイン
領域に相当する高濃度不純物領域8324a、8324
b、ゲート電極と重なる低濃度不純物領域(Lov領
域)8325a、8325bを有する。一方、Pチャネ
ル型TFT8363は、チャネル領域8394、ソース
領域及びドレイン領域に相当する高濃度不純物領域83
35a、8335bを有する。Nチャネル型TFT83
61、Nチャネル型TFT8362及びPチャネル型T
FT8363のゲート電極は、テーパー形状の端部を有
する。そのため、ゲート電極を小さくするには不適当な
形状のTFTである。
The N-channel TFT 8361 includes a channel region 8392, high-concentration impurity regions 8322a and 8322b corresponding to source and drain regions, and a low-concentration impurity region (Loff region) 832 which does not overlap with the gate electrode.
3a and 8323b. N-channel type TFT 836
Reference numeral 2 denotes high-concentration impurity regions 8324a and 8324 corresponding to the channel region 8393, the source region, and the drain region.
b, low concentration impurity regions (Lov regions) 8325a and 8325b overlapping with the gate electrode are provided. On the other hand, the P-channel TFT 8363 has a high-concentration impurity region 83 corresponding to the channel region 8394, the source region and the drain region.
35a and 8335b. N-channel type TFT 83
61, N channel type TFT 8362 and P channel type T
The gate electrode of FT 8363 has a tapered end portion. Therefore, the TFT has an inappropriate shape for reducing the size of the gate electrode.

【0167】また、Nチャネル型TFT8364は、チ
ャネル領域8395、ソース領域及びドレイン領域に相
当する高濃度不純物領域8013a、8013bを有す
る。また、ゲート電極と重ならない低濃度不純物領域
(Loff領域)8014a、8014bを有する。P
チャネル型TFT8365は、チャネル領域8396、
ソース領域及びドレイン領域に相当する高濃度不純物領
域8010a、8010bを有する。本実施の形態で
は、Nチャネル型TFT8364にも、Loff領域を
作製する工程を示した。
Further, the N-channel TFT 8364 has a channel region 8395 and high-concentration impurity regions 8013a and 8013b corresponding to the source region and the drain region. Further, low concentration impurity regions (Loff regions) 8014a and 8014b which do not overlap with the gate electrode are provided. P
The channel TFT 8365 has a channel region 8396,
High concentration impurity regions 8010a and 8010b corresponding to the source region and the drain region are provided. In this embodiment mode, the step of forming the Loff region in the N-channel TFT 8364 is also shown.

【0168】Nチャネル型TFT8361、Nチャネル
型TFT8362、Pチャネル型TFT8363、Nチ
ャネル型TFT8364、Pチャネル型TFT8365
それぞれのゲート電極の作製における露光手段について
は、実施の形態1と同様であるので、ここでは説明は省
略する。
N-channel TFT 8361, N-channel TFT 8362, P-channel TFT 8363, N-channel TFT 8364, P-channel TFT 8365.
Since the exposure means for manufacturing each gate electrode is the same as that in the first embodiment, the description thereof is omitted here.

【0169】なお、本実施の形態では、シングルゲート
型のTFTの作製工程を示したが、ダブルゲート構造
や、それ以上のゲート数を有するマルチゲート構造でも
構わない。また、本実施の形態では、トップゲート型の
TFTを示し、その作製工程を示した。しかし、本発明
の半導体装置の作製方法は、デュアルゲート型のTFT
に対しても適用することが可能である。
Although the manufacturing process of the single gate type TFT is shown in this embodiment mode, a double gate structure or a multi-gate structure having more gates may be used. In addition, in this embodiment mode, a top-gate TFT is shown and a manufacturing process thereof is shown. However, the method for manufacturing the semiconductor device of the present invention is not limited to the dual gate type TFT
It is also possible to apply to.

【0170】また、本発明の半導体装置の作製方法を用
いれば、ゲートメタルを用いて形成される、TFT以外
の素子の電極や配線等の形状の自由度も増やすことが可
能である。
By using the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention, it is possible to increase the degree of freedom in the shape of electrodes, wirings, etc. of elements other than TFTs formed using gate metal.

【0171】(実施の形態6)本実施の形態では、実施
の形態1〜実施の形態5において示した作製方法におい
て、ゲートメタルによって形成される配線の例を示す。
説明には、図10及び図24を用いる。
(Embodiment Mode 6) In this embodiment mode, an example of a wiring formed of a gate metal in the manufacturing method shown in Embodiment Modes 1 to 5 will be described.
10 and 24 are used for the description.

【0172】実施の形態1〜実施の形態5の作製方法に
おける、第1の露光によって形成されたレジストマスク
を用いゲートメタルをエッチングする工程、及び、第2
の露光によって形成されたレジストマスクを用いゲート
メタルをエッチングする工程に注目し、それぞれの工程
において形成される配線を滑らかに接続する手法を説明
する。説明には、図10を用いる。
In the manufacturing method of Embodiment Modes 1 to 5, the step of etching the gate metal using the resist mask formed by the first exposure, and the second step
Focusing on the step of etching the gate metal by using the resist mask formed by the exposure, the method for smoothly connecting the wiring formed in each step will be described. FIG. 10 is used for the description.

【0173】図10(A)は、ゲートメタル400上に
第1の露光によって形成されるレジストマスク401を
示す上面図である。図10(B)は、図10(A)のレ
ジストマスク401を用いて、ゲートメタル400をエ
ッチングした状態を示す。なお、図10(B)では、レ
ジストマスク401の端部にそって垂直にゲートメタル
がエッチングされる様子を示した。しかし、実施の形態
1〜実施の形態5において示したような作製方法を用い
る場合、配線の端部はテーパー状となっている。レジス
トマスク401を用いたエッチング処理によって、幅L
1の配線402が形成される。
FIG. 10A is a top view showing a resist mask 401 formed on the gate metal 400 by the first exposure. FIG. 10B shows a state in which the gate metal 400 is etched using the resist mask 401 of FIG. 10A. Note that FIG. 10B shows a state where the gate metal is vertically etched along the end portion of the resist mask 401. However, when the manufacturing method described in any of Embodiments 1 to 5 is used, the end portion of the wiring has a tapered shape. By the etching process using the resist mask 401, the width L
One wiring 402 is formed.

【0174】次いで、レジストマスク401を除去し、
第2の露光によってレジストマスク403を形成する。
図10(C)は、第2の露光によって形成されるレジス
トマスク403を示す上面図である。図10(D)は、
図10(C)のレジストマスク403を用いて、ゲート
メタル400をエッチングした状態を示す。レジストマ
スク401を用いたエッチング処理によって、幅L2の
配線404が形成される。
Then, the resist mask 401 is removed,
A resist mask 403 is formed by the second exposure.
FIG. 10C is a top view showing the resist mask 403 formed by the second exposure. FIG. 10 (D) shows
A state where the gate metal 400 is etched using the resist mask 403 in FIG. 10C is shown. The wiring 404 having a width L2 is formed by etching using the resist mask 401.

【0175】ここで、第1の露光のパターニングの解像
度より、第2の露光のパターニングの解像度を高くする
ことによって、図10(D)に示すように、接続部40
5において配線402と配線404を滑らかに接続する
ことができる。つまり、第1の露光によって形成される
レジストマスクを用いてゲート電極が作製されるTFT
に対して、第2の露光によって形成されるレジストマス
クを用いてゲート電極が作製されるTFTを、微細化が
要求されるものとする。こうして、図10(D)に示し
たように、配線402及び配線404を滑らかに接続す
ることができる。
Here, by increasing the resolution of the patterning of the second exposure to be higher than the resolution of the patterning of the first exposure, as shown in FIG.
5, the wiring 402 and the wiring 404 can be smoothly connected. That is, the TFT in which the gate electrode is manufactured using the resist mask formed by the first exposure
On the other hand, it is assumed that the TFT in which the gate electrode is manufactured using the resist mask formed by the second exposure needs to be miniaturized. Thus, the wiring 402 and the wiring 404 can be smoothly connected to each other as illustrated in FIG.

【0176】次に、実施の形態1〜実施の形態5におい
て示した作製方法において、ゲートメタルによって形成
される配線の断面図を示す。
Next, in the manufacturing method shown in Embodiment Modes 1 to 5, a cross-sectional view of the wiring formed by the gate metal is shown.

【0177】実施の形態1〜実施の形態5の作製方法に
おける、第1の露光によって形成されるレジストマスク
を用いゲートメタルをエッチングすることによって作製
される配線の断面図を、図24(A)に示す。また、実
施の形態1〜実施の形態5の作製方法における、第2の
露光によって形成されるレジストマスクを用いゲートメ
タルをエッチングすることによって作製される配線の断
面図を、図24(B)に示す。図24(A)において示
した配線441a、441bはそれぞれ、配線幅L1の
テーパー状の端部を有する形状である。配線441a、
441bは、配線間隔S1で配置されている。また、図
24(B)において示した配線442a、442bはそ
れぞれ、配線幅L2のほぼ垂直な端部を有する形状であ
る。配線間隔S1で配置されている。なおここでは比較
のため、配線442a、442bそれぞれの断面積は、
配線441a、441bそれぞれの断面積と等しいとす
る。
FIG. 24A is a cross-sectional view of a wiring formed by etching a gate metal using a resist mask formed by the first exposure in the manufacturing method of Embodiment Modes 1 to 5. Shown in. 24B is a cross-sectional view of a wiring formed by etching a gate metal using a resist mask formed by second exposure in the manufacturing method of Embodiment Modes 1 to 5. FIG. Show. The wirings 441a and 441b shown in FIG. 24A each have a shape having tapered end portions with a wiring width L1. Wiring 441a,
The wirings 441b are arranged at the wiring interval S1. Further, the wirings 442a and 442b shown in FIG. 24B each have a shape having substantially vertical end portions of the wiring width L2. They are arranged with a wiring interval S1. For comparison, the cross-sectional areas of the wirings 442a and 442b are
It is assumed that the cross-sectional area of each of the wirings 441a and 441b is equal.

【0178】配線442a、442bの配線幅L2と配
線間隔S1の比L2/S1は、配線441a、441b
の配線幅L1と配線間隔S1の比L1/S1より小さく
することができる。つまり、配線442a、442b
は、集積化に適した形状である。
The ratio L2 / S1 between the wiring width L2 of the wirings 442a and 442b and the wiring interval S1 is determined by the wirings 441a and 441b.
Can be made smaller than the ratio L1 / S1 between the wiring width L1 and the wiring interval S1. That is, the wirings 442a and 442b
Is a shape suitable for integration.

【0179】こうして、半導体装置において、ゲートメ
タルによって形成される配線の形状を適宜選択すること
ができる。本実施の形態は、実施の形態1〜実施の形態
5と自由に組み合わせて実施することが可能である。
In this way, in the semiconductor device, the shape of the wiring formed by the gate metal can be appropriately selected. This embodiment mode can be implemented by freely combining with Embodiment Modes 1 to 5.

【0180】[0180]

【実施例】(実施例1)本実施例では、本発明の半導体
装置の作製方法を用いて、表示装置と同一基板上に形成
された、演算処理回路(CPU)や記憶回路等を有する
半導体装置を作製する例を示す。
Embodiment 1 In this embodiment, a semiconductor having an arithmetic processing circuit (CPU), a memory circuit, and the like formed over the same substrate as a display device by using the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention. An example of manufacturing the device will be described.

【0181】図5に、本発明の半導体装置の作製方法を
用いて作製する半導体装置の上面図を示す。図5におい
て半導体装置は、絶縁表面を有する基板500上に形成
されたTFTを用いて構成される、表示装置551とC
PU部552とを有する。表示装置551は、画素部5
01と、走査線駆動回路502、信号線駆動回路503
を有する。また、CPU部552は、CPU507、S
RAM(記憶回路)504を有する。表示装置551に
おいて、画素部501は画像の表示を行う。また、走査
線駆動回路502及び信号線駆動回路503によって、
画素部の各画素への映像信号の入力が制御される。SR
AM(記憶回路)504は、複数のマトリクス状に配置
された記憶セル(図示せず)によって構成される。各記
憶セルは、CPU507において入出力される信号を記
憶する等の機能を有する。また、CPU507は、走査
線駆動回路502、信号線駆動回路503への制御信号
を出力する等の機能を有する。
FIG. 5 is a top view of a semiconductor device manufactured by the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention. In FIG. 5, the semiconductor device includes a display device 551 and a display device 551 including TFTs formed over a substrate 500 having an insulating surface.
And a PU unit 552. The display device 551 includes the pixel unit 5
01, the scanning line driving circuit 502, the signal line driving circuit 503
Have. Further, the CPU unit 552 has a CPU 507, S
It has a RAM (memory circuit) 504. In the display device 551, the pixel portion 501 displays an image. In addition, by the scan line driver circuit 502 and the signal line driver circuit 503,
The input of the video signal to each pixel of the pixel portion is controlled. SR
The AM (memory circuit) 504 is composed of a plurality of memory cells (not shown) arranged in a matrix. Each memory cell has a function of storing a signal input / output in the CPU 507 or the like. The CPU 507 also has a function of outputting a control signal to the scan line driver circuit 502 and the signal line driver circuit 503.

【0182】なお、CPU部552は、GPU(映像信
号処理回路)557を有していてもよい。この構成を図
27に示す。なお、図5と同じ部分は同じ符号を用いて
示し説明は省略する。GPU(映像信号処理回路)55
7によって、基板500外部より入力された信号は表示
装置551に入力するための信号に変換される。
The CPU section 552 may have a GPU (video signal processing circuit) 557. This structure is shown in FIG. The same parts as those in FIG. 5 are designated by the same reference numerals and the description thereof will be omitted. GPU (video signal processing circuit) 55
7, the signal input from the outside of the substrate 500 is converted into a signal to be input to the display device 551.

【0183】図5、図27において、表示装置551と
して、液晶表示装置を用いる場合を例に示す。液状表示
装置551の画素部501としては、発明が解決しよう
とする課題において、図12で示した構成を用いること
ができる。
5 and 27, a case where a liquid crystal display device is used as the display device 551 is shown as an example. As the pixel portion 501 of the liquid crystal display device 551, the configuration shown in FIG. 12 can be used in the problem to be solved by the invention.

【0184】図12において画素を構成するTFT30
02は、オフ電流が少ないことが要求される。これは、
漏れ電流によって、各画素に配置された液晶素子300
3の電極間に印加される電圧が変化し、透過率が変化し
て画像が乱れるのを防ぐためである。また、画素TFT
3002を介して画像を視認するタイプ(透過型)の液
晶表示装置では、開口率を上げるため、画素TFT30
02を微細化することが要求される。さらに、液晶素子
3003の電極間には、通常16V程度の電圧が印加さ
れている。そのため、画素TFT3002等は、16V
程度の耐圧性が要求される。よって、Lov領域やLo
ff領域を有する構造のTFTとする必要がある。
In FIG. 12, the TFT 30 which constitutes a pixel
02 is required to have a small off current. this is,
Liquid crystal element 300 arranged in each pixel due to leakage current
This is to prevent the disturbance of the image due to the change of the voltage applied between the electrodes of No. 3 and the change of the transmittance. Also, the pixel TFT
In a liquid crystal display device of a type (transmission type) in which an image is viewed through 3002, the pixel TFT 30 is used in order to increase the aperture ratio.
02 is required to be miniaturized. Further, a voltage of about 16V is usually applied between the electrodes of the liquid crystal element 3003. Therefore, the pixel TFT 3002, etc.
A certain degree of pressure resistance is required. Therefore, Lov area and Lo
It is necessary to use a TFT having a structure having an ff region.

【0185】一方、図5や図27において画素駆動回路
部(走査線駆動回路502及び信号線駆動回路503)
を構成するTFT(画素駆動回路用TFT)は、画素T
FTほどに、オフ電流の低減や微細化が要求されない。
ただし、16V程度の電源電圧によって動作するため耐
圧性が要求される。
On the other hand, in FIG. 5 and FIG. 27, the pixel drive circuit section (scan line drive circuit 502 and signal line drive circuit 503)
The TFT (pixel drive circuit TFT) that constitutes the
The reduction of off-current and miniaturization are not required as much as FT.
However, since it operates with a power supply voltage of about 16 V, withstand voltage is required.

【0186】演算処理回路(CPU部)552では、高
い駆動周波数が要求される。そのため、CPU部552
を構成するTFT(以下、演算回路用TFTと表記す
る)には、キャリアの移動度の向上及び微細化が求めら
れる。一方、微細化したTFTによって作製した演算処
理回路(CPU部)552は、3〜5V程度の電源電圧
で動作するため、TFTの耐圧性は、画素TFTや画素
駆動回路用TFTほどには要求されない。
The arithmetic processing circuit (CPU section) 552 requires a high driving frequency. Therefore, the CPU unit 552
In the TFT (hereinafter, referred to as an arithmetic circuit TFT) constituting the above, it is required to improve carrier mobility and miniaturize. On the other hand, since the arithmetic processing circuit (CPU unit) 552 manufactured by a miniaturized TFT operates with a power supply voltage of about 3 to 5 V, the withstand voltage of the TFT is not required to be as high as that of the pixel TFT or the pixel drive circuit TFT. .

【0187】そこで、図5や図27に示した回路を構成
するTFTを作り分けるため、実施の形態3において、
図4で示した作製方法を用いる。図4で示したNチャネ
ル型TFT361を画素TFTとして用いる。Nチャネ
ル型TFT361は、オフ電流を抑制する効果が高い、
Loff領域を有する構造である。また、図4で示した
Nチャネル型TFT362及びPチャネル型TFT36
3を、画素駆動回路用TFTとして用いる。Nチャネル
型TFT362及びPチャネル型TFT363はそれぞ
れ、ホットキャリアによる劣化の抑制効果の高いLov
領域を有する耐圧性の高い構造である。また、図4で示
したNチャネル型TFT364及びPチャネル型TFT
365を、演算回路用TFTとして用いる。Nチャネル
型TFT364及びPチャネル型TFT365はそれぞ
れ、微細化可能な形状である。つまり、図4における第
1の露光後に続くゲート電極作製の工程によって、16
V程度の電源電圧で動作する液晶表示装置551の部分
を作製し、図4における第2の露光後に続くゲート電極
作製の工程によって、3〜5V程度の電源電圧で動作す
るCPU部552を作製する。
[0187] Therefore, in order to make different TFTs which form the circuits shown in FIG. 5 and FIG. 27, in the third embodiment,
The manufacturing method shown in FIG. 4 is used. The N-channel TFT 361 shown in FIG. 4 is used as a pixel TFT. The N-channel TFT 361 has a high effect of suppressing off current.
It is a structure having a Loff region. Further, the N-channel TFT 362 and the P-channel TFT 36 shown in FIG.
3 is used as a pixel drive circuit TFT. Each of the N-channel TFT 362 and the P-channel TFT 363 has Lov that has a high effect of suppressing deterioration due to hot carriers.
The structure has a region with high pressure resistance. In addition, the N-channel TFT 364 and the P-channel TFT shown in FIG.
365 is used as a TFT for an arithmetic circuit. Each of the N-channel TFT 364 and the P-channel TFT 365 has a shape that can be miniaturized. That is, 16
A portion of the liquid crystal display device 551 that operates with a power supply voltage of about V is manufactured, and a CPU portion 552 that operates with a power supply voltage of about 3 to 5 V is manufactured by a step of manufacturing a gate electrode that follows the second exposure in FIG. ..

【0188】こうして、各回路に適したTFTを用い
て、表示装置と同一基板上に形成された、演算処理回路
(CPU)や記憶回路等を有する、半導体装置を作製す
ることができる。
Thus, a semiconductor device having an arithmetic processing circuit (CPU), a memory circuit, and the like formed over the same substrate as the display device can be manufactured using TFTs suitable for each circuit.

【0189】なお、本発明は、実施の形態1〜実施の形
態6と自由に組み合わせて実施することが可能である。
The present invention can be implemented by freely combining with the first to sixth embodiments.

【0190】(実施例2)本実施例では、本発明の半導
体装置の作製方法を用いて、表示装置と同一基板上に形
成された、CPU部(演算処理回路(CPU)や記憶回
路等)を有する、半導体装置を作製する例を示す。な
お、表示装置及びCPU部の構成、及び、それらの回路
に用いるTFTは、実施例1と同じとすることができ
る。
(Embodiment 2) In this embodiment, a CPU portion (arithmetic processing circuit (CPU), memory circuit, etc.) formed on the same substrate as a display device by using the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention. An example of manufacturing a semiconductor device having: Note that the configurations of the display device and the CPU unit, and the TFTs used in those circuits can be the same as those in the first embodiment.

【0191】図6に、本発明を用いて作製する半導体装
置の断面図を示す。画素部を構成する画素TFTとし
て、Nチャネル型TFT361を代表で示す。また、画
素駆動回路部を構成する素子として、Nチャネル型TF
T362とPチャネル型TFT363を代表で示す。C
PU部を構成する素子として、Nチャネル型TFT36
4とPチャネル型TFT365を代表で示す。Nチャネ
ル型TFT361、Nチャネル型TFT362、Pチャ
ネル型TFT363、Nチャネル型TFT364、Pチ
ャネル型TFT365の作製方法は、実施の形態3にお
いて、図4で示した作製方法と同様であるので、ここで
は説明は省略する。なお、図4と同じ部分は、同じ符号
を用いて説明する。
FIG. 6 shows a cross-sectional view of a semiconductor device manufactured by using the present invention. An N-channel TFT 361 is representatively shown as a pixel TFT forming a pixel portion. In addition, an N-channel type TF is used as an element forming the pixel drive circuit section.
The T362 and the P-channel TFT 363 are shown as representatives. C
An N-channel TFT 36 is used as an element forming the PU unit.
4 and P-channel TFT 365 are shown as representatives. Since the manufacturing method of the N-channel TFT 361, the N-channel TFT 362, the P-channel TFT 363, the N-channel TFT 364, and the P-channel TFT 365 is the same as the manufacturing method shown in FIGS. The description is omitted. The same parts as those in FIG. 4 will be described using the same reference numerals.

【0192】図6(A)に示すように、第1の層間絶縁
膜6036を形成する。第1の層間絶縁膜6036とし
ては、プラズマCVD法またはスパッタ法を用い厚さを
100〜200nmとして珪素を含む絶縁膜で形成する。
本実施例では、プラズマCVD法により膜厚100nmの
酸化窒化珪素膜を形成する。勿論、第1の層間絶縁膜6
036は酸化窒化珪素膜に限定されるものでなく、他の
珪素を含む絶縁膜を単層または積層構造として用いても
良い。
As shown in FIG. 6A, a first interlayer insulating film 6036 is formed. The first interlayer insulating film 6036 is formed of an insulating film containing silicon with a thickness of 100 to 200 nm by a plasma CVD method or a sputtering method.
In this embodiment, a 100-nm-thick silicon oxynitride film is formed by a plasma CVD method. Of course, the first interlayer insulating film 6
036 is not limited to the silicon oxynitride film, and another insulating film containing silicon may be used as a single layer or a laminated structure.

【0193】次いで、加熱処理(熱処理)を行なって、
半導体層の結晶性の回復、半導体層に添加された不純物
元素の活性化を行なう。この加熱処理はファーネスアニ
ール炉を用いる熱アニール法で行なう。熱アニール法と
しては、酸素濃度が1ppm以下、好ましくは0.1ppm以
下の窒素雰囲気中で400〜700℃で行えばよく、本
実施例では410℃、1時間の熱処理で活性化処理を行
う。なお、熱アニール法の他に、レーザアニール法、ま
たはラピッドサーマルアニール法(RTA法)を適用す
ることができる。また、第1の層間絶縁膜6036を形
成する前に加熱処理を行なっても良い。ただし、Nチャ
ネル型TFT361、Nチャネル型TFT362、Pチ
ャネル型TFT363、Nチャネル型TFT364及び
Pチャネル型TFT365のゲート電極が熱に弱い場合
には、本実施例のように配線等を保護するため第1の層
間絶縁膜6036(珪素を主成分とする絶縁膜、例えば
窒化珪素膜)を形成した後で熱処理を行なうことが好ま
しい。
Then, a heat treatment (heat treatment) is performed,
The crystallinity of the semiconductor layer is recovered and the impurity element added to the semiconductor layer is activated. This heat treatment is performed by a thermal annealing method using a furnace annealing furnace. The thermal annealing method may be performed at 400 to 700 ° C. in a nitrogen atmosphere having an oxygen concentration of 1 ppm or less, preferably 0.1 ppm or less. In this embodiment, the activation treatment is performed by heat treatment at 410 ° C. for 1 hour. In addition to the thermal annealing method, a laser annealing method or a rapid thermal annealing method (RTA method) can be applied. In addition, heat treatment may be performed before forming the first interlayer insulating film 6036. However, when the gate electrodes of the N-channel type TFT 361, the N-channel type TFT 362, the P-channel type TFT 363, the N-channel type TFT 364 and the P-channel type TFT 365 are vulnerable to heat, it is necessary to protect the wiring or the like as in this embodiment. It is preferable to perform the heat treatment after forming the first interlayer insulating film 6036 (an insulating film containing silicon as a main component, for example, a silicon nitride film).

【0194】上記の様に、第1の層間絶縁膜6036
(珪素を主成分とする絶縁膜、例えば窒化珪素膜)を形
成した後に熱処理することにより、活性化処理と同時に
半導体層の水素化も行なうことができる。水素化の工程
では、第1の層間絶縁膜6036に含まれる水素により
半導体層のダングリングボンドが終端される。なお、活
性化処理のための加熱処理とは別に、水素化のための加
熱処理を行っても良い。ここで、第1の層間絶縁膜60
36の存在に関係なく、半導体層を水素化することもで
きる。水素化の他の手段として、プラズマにより励起さ
れた水素を用いる手段(プラズマ水素化)や、3〜10
0%の水素を含む雰囲気中において、300〜450℃
で1〜12時間の加熱処理を行う手段でも良い。
As described above, the first interlayer insulating film 6036
By performing heat treatment after forming (an insulating film containing silicon as a main component, for example, a silicon nitride film), hydrogenation of the semiconductor layer can be performed at the same time as the activation process. In the hydrogenation step, dangling bonds in the semiconductor layer are terminated by hydrogen contained in the first interlayer insulating film 6036. Note that heat treatment for hydrogenation may be performed separately from heat treatment for activation treatment. Here, the first interlayer insulating film 60
The semiconductor layer may be hydrogenated regardless of the presence of 36. As other means of hydrogenation, means using plasma-excited hydrogen (plasma hydrogenation), 3 to 10
300 to 450 ° C. in an atmosphere containing 0% hydrogen
Alternatively, the heat treatment may be performed for 1 to 12 hours.

【0195】次いで図6(B)に示すように、第1の層
間絶縁膜6036上に、第2の層間絶縁膜6037を形
成する。第2の層間絶縁膜6037としては、無機絶縁
膜を用いることができる。例えば、CVD法によって形
成された酸化珪素膜や、SOG(Spin On Glass)法に
よって塗布された酸化珪素膜等を用いることができる。
また、第2の層間絶縁膜6037として、有機絶縁膜を
用いることができる。例えば、ポリイミド、ポリアミ
ド、BCB(ベンゾシクロブテン)、アクリル等の膜を
用いることができる。また、アクリル膜と酸化珪素膜の
積層構造を用いても良い。また、アクリル膜と、スパッ
タ法で形成した窒化珪素膜または窒化酸化珪素膜との積
層構造を用いても良い。本実施例では、膜厚1.6μmの
アクリル膜を形成する。第2の層間絶縁膜6037によ
って、TFT(Nチャネル型TFT361、Nチャネル
型TFT362、Pチャネル型TFT363、Nチャネ
ル型TFT364及びPチャネル型TFT365)によ
る凹凸を緩和し、平坦化することができる。特に、第2
の層間絶縁膜6037は平坦化の意味合いが強いので、
平坦性に優れた膜が好ましい。
Next, as shown in FIG. 6B, a second interlayer insulating film 6037 is formed on the first interlayer insulating film 6036. An inorganic insulating film can be used as the second interlayer insulating film 6037. For example, a silicon oxide film formed by the CVD method, a silicon oxide film applied by the SOG (Spin On Glass) method, or the like can be used.
An organic insulating film can be used as the second interlayer insulating film 6037. For example, a film of polyimide, polyamide, BCB (benzocyclobutene), acrylic, or the like can be used. Alternatively, a stacked structure of an acrylic film and a silicon oxide film may be used. Alternatively, a stacked-layer structure of an acrylic film and a silicon nitride film or a silicon nitride oxide film formed by a sputtering method may be used. In this embodiment, an acrylic film having a thickness of 1.6 μm is formed. The second interlayer insulating film 6037 can reduce unevenness due to the TFTs (N-channel TFT 361, N-channel TFT 362, P-channel TFT 363, N-channel TFT 364, and P-channel TFT 365) and flatten it. Especially the second
Since the interlayer insulating film 6037 has a strong implication of flattening,
A film having excellent flatness is preferable.

【0196】次いで、ドライエッチングまたはウエット
エッチングを用い、第2の層間絶縁膜6037、第1の
層間絶縁膜6036及びゲート絶縁膜203をエッチン
グし、Nチャネル型TFT361、Nチャネル型TFT
362、Pチャネル型TFT363、Nチャネル型TF
T364及びPチャネル型TFT365それぞれのソー
ス領域及びドレイン領域に達するコンタクトホールを形
成する。次いで、各TFTのソース領域及びドレイン領
域とそれぞれ電気的に接続される配線6040〜604
6及び画素電極6039を形成する。なお本実施例で
は、配線6040〜6046及び画素電極6039は、
膜厚50nmのTi膜と、膜厚500nmのAlとTiの合
金膜との積層膜をスパッタ法で連続形成し、所望の形状
にパターニングして形成する。もちろん、二層構造に限
らず、単層構造でもよいし、三層以上の積層構造にして
もよい。また配線の材料としては、AlとTiに限ら
ず、他の導電膜を用いても良い。例えば、TaN膜上に
Al膜やCu膜を形成し、さらにTi膜を形成した積層
膜をパターニングして配線を形成してもよい。ただし、
反射性に優れた材料を用いることが好ましい。
Next, the second interlayer insulating film 6037, the first interlayer insulating film 6036, and the gate insulating film 203 are etched by dry etching or wet etching, and the N-channel TFT 361 and the N-channel TFT 361 are formed.
362, P-channel TFT 363, N-channel TF
Contact holes reaching the source region and the drain region of the T364 and the P-channel TFT 365 are formed. Then, wirings 6040 to 604 electrically connected to the source region and the drain region of each TFT, respectively.
6 and the pixel electrode 6039 are formed. Note that in this embodiment, the wirings 6040 to 6046 and the pixel electrode 6039 are
A laminated film of a Ti film having a film thickness of 50 nm and an alloy film of Al and Ti having a film thickness of 500 nm is continuously formed by a sputtering method and patterned into a desired shape. Of course, the structure is not limited to the two-layer structure, and may be a single-layer structure or a laminated structure of three or more layers. The material of the wiring is not limited to Al and Ti, but other conductive films may be used. For example, the wiring may be formed by forming an Al film or a Cu film on the TaN film and then patterning the laminated film having the Ti film formed thereon. However,
It is preferable to use a material having excellent reflectivity.

【0197】続いて図6(C)に示すように、画素電極
6039を少なくとも含む部分上に配向膜6047を形
成し、ラビング処理を行う。なお、本実施例では、配向
膜6047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6048を所望の位置に形成す
る。また、柱状のスペーサに限らず、球状のスペーサを
基板全面に散布してもよい。
Subsequently, as shown in FIG. 6C, an alignment film 6047 is formed on a portion including at least the pixel electrode 6039, and rubbing treatment is performed. In this embodiment, the organic resin film such as the acrylic resin film is patterned before the alignment film 6047 is formed, so that the columnar spacer 6048 for holding the space between the substrates is formed at a desired position. Further, the spacers are not limited to the columnar spacers, and spherical spacers may be dispersed over the entire surface of the substrate.

【0198】次いで、対向基板7000を用意する。対
向基板7000上に着色層(カラーフィルタ)7001
〜7003、平坦化膜7004を形成する。このとき、
第1の着色層7001と第2の着色層7002とを重ね
て遮光部を形成し、第2の着色層7002と第3の着色
層7003の一部を重ねて遮光部を形成する。また、第
1の着色層7001と第3の着色層7003の一部を重
ねて、遮光部を形成してもよい。このように、新たに遮
光層を形成することなく、各画素間の隙間を着色層の積
層からなる遮光部で遮光することによって、工程数の低
減を可能とする。
Next, a counter substrate 7000 is prepared. Colored layer (color filter) 7001 on the counter substrate 7000
˜7003, a planarization film 7004 is formed. At this time,
The first coloring layer 7001 and the second coloring layer 7002 are overlapped with each other to form a light-shielding portion, and the second coloring layer 7002 and part of the third coloring layer 7003 are overlapped with each other to form a light-shielding portion. Further, the first coloring layer 7001 and the third coloring layer 7003 may be partly overlapped with each other to form a light-blocking portion. In this way, the number of steps can be reduced by shielding the gaps between the pixels with the light-shielding portion formed of the stacked colored layers without newly forming a light-shielding layer.

【0199】次いで、平坦化膜7004上に、透明導電
膜からなる対向電極7005を少なくとも画素部に対応
する部分に形成する。その後、対向基板7005の全面
に配向膜7006を形成し、ラビング処理を施す。
Next, a counter electrode 7005 made of a transparent conductive film is formed on the flattening film 7004 at least in a portion corresponding to the pixel portion. After that, an alignment film 7006 is formed over the entire surface of the counter substrate 7005, and rubbing treatment is performed.

【0200】そして、画素部と駆動回路部及びCPU部
が形成された基板201と対向基板7000とを、シー
ル材7007で張り合わせる。シール材7007には、
フィラー(図示せず)が混入されていて、フィラーと柱
状スペーサ6048によって、基板201と対向基板7
000とは均一な間隔で張り合わされる。その後、両基
板(201と7000)間に液晶材料7008を注入
し、封止材(図示せず)によって完全に封止する。液晶
材料7008は、公知の材料を用いればよい。このよう
にして、液晶表示装置が完成する。
Then, the substrate 201 provided with the pixel portion, the driver circuit portion, and the CPU portion and the counter substrate 7000 are attached to each other with a sealant 7007. The sealing material 7007 includes
A filler (not shown) is mixed, and the substrate 201 and the counter substrate 7 are formed by the filler and the columnar spacer 6048.
000 is stuck at a uniform interval. After that, a liquid crystal material 7008 is injected between both substrates (201 and 7000) and completely sealed by a sealing material (not shown). A known material may be used for the liquid crystal material 7008. In this way, the liquid crystal display device is completed.

【0201】そして、偏光板及びFPC(図示せず)を
貼り付ける。FPCによって、基板201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
が接続される。こうして製品として完成する。
Then, a polarizing plate and an FPC (not shown) are attached. The FPC connects the terminals routed from the element or circuit formed on the substrate 201 to the external signal terminals. In this way, it is completed as a product.

【0202】なお、本実施例では、画素電極6039を
反射性に優れた金属膜で形成し、対向電極7005を透
光性を有する材料で形成する、反射型の液晶表示装置を
例に示したがこれに限定されない。例えば、画素電極6
039を透光性を有する材料で形成し、対向電極700
5を反射性を有する材料で形成する、透過型の液晶表示
装置にも、本発明を適用することができる。また、半透
過型の液晶表示装置にも、本発明を適用することが可能
である。
In this embodiment, a reflection type liquid crystal display device in which the pixel electrode 6039 is formed of a metal film having excellent reflectivity and the counter electrode 7005 is formed of a light-transmitting material is shown as an example. Is not limited to this. For example, the pixel electrode 6
039 is formed of a light-transmitting material, and the counter electrode 700
The present invention can be applied to a transmissive liquid crystal display device in which 5 is formed of a material having reflectivity. The present invention can also be applied to a transflective liquid crystal display device.

【0203】本実施例は、実施の形態1〜実施の形態6
及び実施例1と自由に組み合わせて実施することが可能
である。
This example is the same as the first to sixth embodiments.
And, it is possible to implement by freely combining with the first embodiment.

【0204】(実施例3)本実施例は、本発明の半導体
装置の作製方法を用いて、表示装置と同一基板上に形成
された、CPU部(演算処理回路(CPU)や記憶回路
等)を有する半導体装置を作製する例を示す。なお、表
示装置及びCPU部の構成、及び、それらの回路に用い
るTFTは、実施例1と同様とすることができる。
[Embodiment 3] In this embodiment, a CPU portion (arithmetic processing circuit (CPU), memory circuit, or the like) formed over the same substrate as a display device by using the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention. An example of manufacturing a semiconductor device having: Note that the configurations of the display device and the CPU section, and the TFTs used in those circuits can be the same as those in the first embodiment.

【0205】ただし本実施例では、表示装置は、各画素
にOLED素子を配置するOLED表示装置であるとす
る。OLED素子は、陽極と、陰極と、陽極と陰極に間
に挟まれた有機化合物層とを有する構成である。陽極と
陰極間に電圧を印加することによって、OLED素子は
発光する。有機化合物層は、積層構造とすることができ
る。代表的には、コダック・イーストマン・カンパニー
のTangらが提案した「正孔輸送層/発光層/電子輸送
層」という積層構造が挙げられる。また他にも、陽極上
に正孔注入層/正孔輸送層/発光層/電子輸送層、また
は正孔注入層/正孔輸送層/発光層/電子輸送層/電子
注入層の順に積層する構造でも良い。発光層に対して蛍
光性色素等をドーピングしても良い。OLED素子の陰
極と陽極の間に設けられる全ての層を総称して有機化合
物層と呼ぶ。よって上述した正孔注入層、正孔輸送層、
発光層、電子輸送層、電子注入層等は、全て有機化合物
層に含まれる。上記構造でなる有機化合物層に、一対の
電極(陽極及び陰極)から所定の電圧をかけると、発光
層においてキャリアの再結合が起こって発光する。な
お、OLED素子は、一重項励起子からの発光(蛍光)
を利用するものでも、三重項励起子からの発光(燐光)
を利用するものでも、どちらでも良い。OLED表示装
置は、応答性に優れ、低電圧で動作し、また視野角が広
い等の利点を有するため、次世代のフラットパネルディ
スプレイとして注目されている。
However, in this embodiment, the display device is an OLED display device in which an OLED element is arranged in each pixel. The OLED element has a configuration including an anode, a cathode, and an organic compound layer sandwiched between the anode and the cathode. The OLED element emits light by applying a voltage between the anode and the cathode. The organic compound layer can have a laminated structure. A typical example is a laminated structure of "hole transport layer / light emitting layer / electron transport layer" proposed by Tang et al. Of Kodak Eastman Company. In addition, a hole injection layer / hole transport layer / light emitting layer / electron transport layer or a hole injection layer / hole transport layer / light emitting layer / electron transport layer / electron injection layer are laminated in this order on the anode. The structure is fine. You may dope a fluorescent dye etc. with respect to a light emitting layer. All layers provided between the cathode and the anode of the OLED element are collectively referred to as an organic compound layer. Therefore, the above-mentioned hole injection layer, hole transport layer,
The light emitting layer, the electron transport layer, the electron injection layer and the like are all included in the organic compound layer. When a predetermined voltage is applied to the organic compound layer having the above structure from a pair of electrodes (anode and cathode), carriers are recombined in the light emitting layer to emit light. The OLED element emits light (fluorescence) from singlet excitons.
Emission from triplet excitons (phosphorescence)
You may use either or. The OLED display device is attracting attention as a next-generation flat panel display because it has excellent responsiveness, operates at low voltage, and has a wide viewing angle.

【0206】図7に、本発明を用いて作製する半導体装
置の断面図を示す。画素部を構成するTFTとして、O
LED素子と直列に接続されたTFTをNチャネル型T
FT361として、代表で示す。また、画素駆動回路部
を構成する素子として、Nチャネル型TFT362とP
チャネル型TFT363を代表で示す。CPU部を構成
する素子として、Nチャネル型TFT364とPチャネ
ル型TFT365を代表で示す。Nチャネル型TFT3
61、Nチャネル型TFT362、Pチャネル型TFT
363、Nチャネル型TFT364、Pチャネル型TF
T365の作製方法は、実施の形態3において図4で示
した作製方法と同様であるので、ここでは説明は省略す
る。なお、図4と同じ部分は同じ符号を用いて説明す
る。
FIG. 7 shows a cross-sectional view of a semiconductor device manufactured by using the present invention. As a TFT that constitutes a pixel portion,
A TFT connected in series with an LED element is an N-channel type T
Representatively shown as FT361. In addition, as elements forming the pixel drive circuit section, N-channel TFT 362 and P
The channel TFT 363 is shown as a representative. An N-channel TFT 364 and a P-channel TFT 365 are shown as representatives of the elements constituting the CPU section. N-channel type TFT3
61, N-channel TFT 362, P-channel TFT
363, N-channel TFT 364, P-channel TF
The manufacturing method of T365 is similar to the manufacturing method shown in FIG. 4 in Embodiment Mode 3; therefore, the description is omitted here. The same parts as those in FIG. 4 will be described using the same reference numerals.

【0207】実施の形態3に従って、図7(A)の状態
まで作製する。図7(B)において、第1の層間絶縁膜
5036を形成する。この第1の層間絶縁膜5036と
しては、プラズマCVD法またはスパッタ法を用い、厚
さを100〜200nmとして珪素を含む絶縁膜で形成す
る。本実施例では、プラズマCVD法により膜厚100
nmの酸化窒化珪素膜を形成する。勿論、第1の層間絶縁
膜5036は酸化窒化珪素膜に限定されるものでなく、
他の珪素を含む絶縁膜を単層または積層構造として用い
ても良い。次いで、加熱処理(熱処理)を行なって、半
導体層の結晶性の回復、半導体層に添加された不純物元
素の活性化を行なう。この加熱処理はファーネスアニー
ル炉を用いる熱アニール法で行なう。熱アニール法とし
ては、酸素濃度が1ppm以下、好ましくは0.1ppm以下
の窒素雰囲気中で400〜700℃で行えばよく、本実
施例では410℃、1時間の熱処理で活性化処理を行
う。なお、熱アニール法の他に、レーザアニール法、ま
たはラピッドサーマルアニール法(RTA法)を適用す
ることができる。また、第1の層間絶縁膜5036を形
成する前に加熱処理を行なっても良い。ただし、Nチャ
ネル型TFT361、Nチャネル型TFT362、Pチ
ャネル型TFT363、Nチャネル型TFT364及び
Pチャネル型TFT365のゲート電極が熱に弱い場合
には、本実施例のように配線等を保護するため第1の層
間絶縁膜5036(珪素を主成分とする絶縁膜、例えば
窒化珪素膜)を形成した後で熱処理を行なうことが好ま
しい。
According to the third embodiment, the state shown in FIG. 7A is produced. In FIG. 7B, a first interlayer insulating film 5036 is formed. The first interlayer insulating film 5036 is formed of an insulating film containing silicon with a thickness of 100 to 200 nm by a plasma CVD method or a sputtering method. In this embodiment, a film thickness of 100 is formed by the plasma CVD method.
A silicon oxynitride film having a thickness of nm is formed. Of course, the first interlayer insulating film 5036 is not limited to the silicon oxynitride film,
Another insulating film containing silicon may be used as a single layer or a laminated structure. Next, heat treatment (heat treatment) is performed to recover the crystallinity of the semiconductor layer and activate the impurity element added to the semiconductor layer. This heat treatment is performed by a thermal annealing method using a furnace annealing furnace. The thermal annealing method may be performed at 400 to 700 ° C. in a nitrogen atmosphere having an oxygen concentration of 1 ppm or less, preferably 0.1 ppm or less. In this embodiment, the activation treatment is performed by heat treatment at 410 ° C. for 1 hour. In addition to the thermal annealing method, a laser annealing method or a rapid thermal annealing method (RTA method) can be applied. Further, heat treatment may be performed before forming the first interlayer insulating film 5036. However, when the gate electrodes of the N-channel type TFT 361, the N-channel type TFT 362, the P-channel type TFT 363, the N-channel type TFT 364 and the P-channel type TFT 365 are vulnerable to heat, it is necessary to protect the wiring and the like as in this embodiment. It is preferable to perform the heat treatment after forming the first interlayer insulating film 5036 (insulating film containing silicon as a main component, for example, a silicon nitride film).

【0208】上記の様に、第1の層間絶縁膜5036
(珪素を主成分とする絶縁膜、例えば窒化珪素膜)を形
成した後に熱処理することにより、活性化処理と同時
に、半導体層の水素化も行なうことができる。水素化の
工程では、第1の層間絶縁膜5036に含まれる水素に
より半導体層のダングリングボンドが終端される。な
お、活性化処理のための加熱処理とは別に、水素化のた
めの加熱処理を行っても良い。ここで、第1の層間絶縁
膜5036の存在に関係なく、半導体層を水素化するこ
ともできる。水素化の他の手段として、プラズマにより
励起された水素を用いる手段(プラズマ水素化)や、3
〜100%の水素を含む雰囲気中において、300〜4
50℃で1〜12時間の加熱処理を行う手段でも良い。
As described above, the first interlayer insulating film 5036
By performing heat treatment after forming (an insulating film containing silicon as a main component, for example, a silicon nitride film), hydrogenation of the semiconductor layer can be performed at the same time as the activation process. In the hydrogenation step, dangling bonds in the semiconductor layer are terminated by hydrogen contained in the first interlayer insulating film 5036. Note that heat treatment for hydrogenation may be performed separately from heat treatment for activation treatment. Here, the semiconductor layer can be hydrogenated regardless of the presence of the first interlayer insulating film 5036. As other means of hydrogenation, means using hydrogen excited by plasma (plasma hydrogenation), 3
300-4 in an atmosphere containing ~ 100% hydrogen
Means for performing heat treatment at 50 ° C. for 1 to 12 hours may be used.

【0209】次いで、第1の層間絶縁膜5036上に、
第2の層間絶縁膜5037を形成する。第2の層間絶縁
膜5037としては、無機絶縁膜を用いることができ
る。例えば、CVD法によって形成された酸化珪素膜
や、SOG(Spin On Glass)法によって塗布された酸
化珪素膜等を用いることができる。また、第2の層間絶
縁膜5037として有機絶縁膜を用いることができる。
例えば、ポリイミド、ポリアミド、BCB(ベンゾシク
ロブテン)、アクリル等の膜を用いることができる。ま
た、アクリル膜と酸化珪素膜の積層構造を用いても良
い。また、アクリル膜とスパッタ法で形成した窒化珪素
膜または窒化酸化珪素膜との積層構造を用いても良い。
本実施例では、膜厚1.6μmのアクリル膜を形成する。
第2の層間絶縁膜5037によって、基板上201に形
成されたTFTによる凹凸を緩和し、平坦化することが
できる。特に、第2の層間絶縁膜5037は平坦化の意
味合いが強いので、平坦性に優れた膜が好ましい。
Next, on the first interlayer insulating film 5036,
A second interlayer insulating film 5037 is formed. An inorganic insulating film can be used as the second interlayer insulating film 5037. For example, a silicon oxide film formed by the CVD method, a silicon oxide film applied by the SOG (Spin On Glass) method, or the like can be used. Further, an organic insulating film can be used as the second interlayer insulating film 5037.
For example, a film of polyimide, polyamide, BCB (benzocyclobutene), acrylic, or the like can be used. Alternatively, a stacked structure of an acrylic film and a silicon oxide film may be used. Alternatively, a stacked structure of an acrylic film and a silicon nitride film or a silicon nitride oxide film formed by a sputtering method may be used.
In this embodiment, an acrylic film having a thickness of 1.6 μm is formed.
The second interlayer insulating film 5037 can reduce unevenness due to the TFT formed over the substrate 201 and flatten it. In particular, since the second interlayer insulating film 5037 has a strong implication of flattening, a film having excellent flatness is preferable.

【0210】次いで、ドライエッチングまたはウエット
エッチングを用い、第2の層間絶縁膜5037、第1の
層間絶縁膜5036及びゲート絶縁膜203をエッチン
グし、Nチャネル型TFT361、Nチャネル型TFT
362、Pチャネル型TFT363、Nチャネル型TF
T364及びPチャネル型TFT365それぞれのソー
ス領域及びドレイン領域に達するコンタクトホールを形
成する。
Next, the second interlayer insulating film 5037, the first interlayer insulating film 5036, and the gate insulating film 203 are etched by dry etching or wet etching, and the N channel type TFT 361 and the N channel type TFT 361 are etched.
362, P-channel TFT 363, N-channel TF
Contact holes reaching the source region and the drain region of the T364 and the P-channel TFT 365 are formed.

【0211】次いで、透明導電膜からなる画素電極50
38を形成する。透明導電膜としては、酸化インジウム
と酸化スズの化合物(ITO)、酸化インジウムと酸化
亜鉛の化合物、酸化亜鉛、酸化スズ、酸化インジウム等
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よい。画素電極5038が
OLED素子の陽極に相当する。本実施例では、ITO
を110nm厚さで成膜し、パターニングし、画素電極5
038を形成する。
Next, the pixel electrode 50 made of a transparent conductive film.
38 is formed. As the transparent conductive film, a compound of indium oxide and tin oxide (ITO), a compound of indium oxide and zinc oxide, zinc oxide, tin oxide, indium oxide, or the like can be used. Moreover, you may use what added the gallium to the said transparent conductive film. The pixel electrode 5038 corresponds to the anode of the OLED element. In this embodiment, ITO
Is formed into a film with a thickness of 110 nm and is patterned, and the pixel electrode 5
038 is formed.

【0212】次いで、各TFT(Nチャネル型TFT3
61、Nチャネル型TFT362、Pチャネル型TFT
363、Nチャネル型TFT364及びPチャネル型T
FT365)それぞれのソース領域及びドレイン領域と
それぞれ電気的に接続される配線5039〜5046を
形成する。なお本実施例では、配線5039〜5046
は、膜厚100nmのTi膜と、膜厚350nmのAl膜
と、膜厚100nmのTi膜との積層膜をスパッタ法で連
続形成し、所望の形状にパターニングして形成する。も
ちろん、三層構造に限らず、単層構造でもよいし、二層
構造でもよいし、四層以上の積層構造にしてもよい。ま
た配線の材料としては、AlとTiに限らず、他の導電
膜を用いても良い。例えば、TaN膜上にAlやCuを
形成し、さらにTi膜を形成した積層膜をパターニング
して配線を形成してもよい。こうして、画素部のNチャ
ネル型TFT361のソース領域またはドレイン領域の
一方は、配線5039によって画素電極5038と電気
的に接続されている。ここで、画素電極5038上の一
部と、配線5039の一部を重ねて形成することによっ
て、配線5039と画素電極5038の電気的接続をと
っている。
Next, each TFT (N-channel type TFT 3
61, N-channel TFT 362, P-channel TFT
363, N-channel type TFT 364 and P-channel type T
FT365) Wirings 5039 to 5046 electrically connected to the respective source and drain regions are formed. Note that in this embodiment, the wirings 5039 to 5046 are used.
Is formed by continuously forming a laminated film of a Ti film having a film thickness of 100 nm, an Al film having a film thickness of 350 nm, and a Ti film having a film thickness of 100 nm by a sputtering method, and patterning the film into a desired shape. Of course, the structure is not limited to the three-layer structure, and may be a single-layer structure, a two-layer structure, or a laminated structure of four or more layers. The material of the wiring is not limited to Al and Ti, but other conductive films may be used. For example, wiring may be formed by forming Al or Cu on the TaN film and then patterning the laminated film on which the Ti film is formed. Thus, one of the source region and the drain region of the N-channel TFT 361 in the pixel portion is electrically connected to the pixel electrode 5038 by the wiring 5039. Here, the wiring 5039 and the pixel electrode 5038 are electrically connected by overlapping part of the pixel electrode 5038 and part of the wiring 5039.

【0213】次いで図7(D)に示すように、第3の層
間絶縁膜5047を形成する。第3の層間絶縁膜504
7としては、無機絶縁膜や有機絶縁膜を用いることがで
きる。無機絶縁膜としては、CVD法によって形成され
た酸化珪素膜や、SOG(Spin On Glass)法によって
塗布された酸化珪素膜、スパッタ法によって形成された
窒化珪素膜または窒化酸化珪素膜等を用いることができ
る。また、有機絶縁膜としては、アクリル樹脂膜等を用
いることができる。
Next, as shown in FIG. 7D, a third interlayer insulating film 5047 is formed. Third interlayer insulating film 504
An inorganic insulating film or an organic insulating film can be used as 7. As the inorganic insulating film, a silicon oxide film formed by a CVD method, a silicon oxide film applied by an SOG (Spin On Glass) method, a silicon nitride film or a silicon nitride oxide film formed by a sputtering method is used. You can An acrylic resin film or the like can be used as the organic insulating film.

【0214】第2の層間絶縁膜5037と第3の層間絶
縁膜5047の組み合わせの例を以下に挙げる。第2の
層間絶縁膜5037として、アクリルと、スパッタ法に
よって形成された窒化珪素膜または窒化酸化珪素膜の積
層膜を用い、第3の層間絶縁膜5047として、スパッ
タ法によって形成された窒化珪素膜または窒化酸化珪素
膜を用いる組み合わせがある。第2の層間絶縁膜503
7として、プラズマCVD法によって形成した酸化珪素
膜を用い、第3の層間絶縁膜5047としてもプラズマ
CVD法によって形成した酸化珪素膜を用いる組み合わ
せがある。また、第2の層間絶縁膜5037として、S
OG法によって形成した酸化珪素膜を用い、第3の層間
絶縁膜5047としてもSOG法によって形成した酸化
珪素膜を用いる組み合わせがある。また、第2の層間絶
縁膜5037として、SOG法によって形成した酸化珪
素膜とプラズマCVD法によって形成した酸化珪素膜の
積層膜を用い、第3の層間絶縁膜5047としてプラズ
マCVD法によって形成した酸化珪素膜を用いる組み合
わせがある。また、第2の層間絶縁膜5037として、
アクリルを用い、第3の層間絶縁膜5047としてもア
クリルを用いる組み合わせがある。また、第2の層間絶
縁膜5037として、アクリルとプラズマCVD法によ
って形成した酸化珪素膜の積層膜を用い、第3の層間絶
縁膜5047としてプラズマCVD法によって形成した
酸化珪素膜を用いる組み合わせがある。また、第2の層
間絶縁膜5037として、プラズマCVD法によって形
成した酸化珪素膜を用い、第3の層間絶縁膜5047と
してアクリルを用いる組み合わせがある。
An example of a combination of the second interlayer insulating film 5037 and the third interlayer insulating film 5047 is given below. A stacked film of acrylic and a silicon nitride film or a silicon nitride oxide film formed by a sputtering method is used as the second interlayer insulating film 5037, and a silicon nitride film formed by a sputtering method is used as the third interlayer insulating film 5047. Alternatively, there is a combination using a silicon nitride oxide film. Second interlayer insulating film 503
There is a combination in which a silicon oxide film formed by the plasma CVD method is used as 7, and a silicon oxide film formed by the plasma CVD method is also used as the third interlayer insulating film 5047. Further, as the second interlayer insulating film 5037, S
There is a combination in which a silicon oxide film formed by the OG method is used and a silicon oxide film formed by the SOG method is also used as the third interlayer insulating film 5047. Further, a stacked film of a silicon oxide film formed by an SOG method and a silicon oxide film formed by a plasma CVD method is used as the second interlayer insulating film 5037, and an oxidation formed by a plasma CVD method is used as the third interlayer insulating film 5047. There is a combination using a silicon film. Further, as the second interlayer insulating film 5037,
There is a combination in which acrylic is used and acrylic is also used as the third interlayer insulating film 5047. Further, there is a combination in which a stacked film of acrylic and a silicon oxide film formed by a plasma CVD method is used as the second interlayer insulating film 5037, and a silicon oxide film formed by a plasma CVD method is used as the third interlayer insulating film 5047. . Further, there is a combination in which a silicon oxide film formed by a plasma CVD method is used as the second interlayer insulating film 5037 and acrylic is used as the third interlayer insulating film 5047.

【0215】第3の層間絶縁膜5047の画素電極50
38に対応する位置に開口部を形成する。第3の層間絶
縁膜5047はバンクとして機能する。開口部を形成す
る際、ウエットエッチング法を用いることで容易にテー
パー形状の側壁とすることが出来る。開口部の側壁が十
分になだらかでないと段差に起因する有機化合物層の劣
化が顕著な問題となってしまうため、注意が必要であ
る。第3の層間絶縁膜5047中に、カーボン粒子や金
属粒子を添加し、抵抗率を下げ、静電気の発生を抑制し
てもよい。この際、抵抗率は、1×106〜1×1012
Ωm(好ましくは、1×108〜1×1010Ωm)とな
るように、カーボン粒子や金属粒子の添加量を調節すれ
ばよい。
Pixel electrode 50 of third interlayer insulating film 5047
An opening is formed at a position corresponding to 38. The third interlayer insulating film 5047 functions as a bank. By using a wet etching method when forming the opening, it is possible to easily form a tapered side wall. If the side wall of the opening is not sufficiently gentle, the deterioration of the organic compound layer due to the step difference becomes a significant problem, so caution is required. Carbon particles or metal particles may be added to the third interlayer insulating film 5047 to reduce the resistivity and suppress the generation of static electricity. At this time, the resistivity is 1 × 10 6 to 1 × 10 12
The addition amount of carbon particles or metal particles may be adjusted so as to be Ωm (preferably 1 × 10 8 to 1 × 10 10 Ωm).

【0216】次いで、第3の層間絶縁膜5047の開口
部において露出している画素電極5038上に、有機化
合物層5048を形成する。有機化合物層5048とし
ては、公知の有機発光材料を用いることができる。な
お、有機発光材料と無機発光材料の両方を用いてもよい
し、有機発光材料の代わりに無機発光材料を用いてもよ
い。
Next, an organic compound layer 5048 is formed on the pixel electrode 5038 exposed in the opening of the third interlayer insulating film 5047. As the organic compound layer 5048, a known organic light emitting material can be used. Note that both an organic light emitting material and an inorganic light emitting material may be used, or an inorganic light emitting material may be used instead of the organic light emitting material.

【0217】有機発光材料としては、低分子系有機発光
材料、高分子系有機発光材料、中分子系有機材料を自由
に用いることができる。なお、中分子系有機発光材料と
は、昇華性を有さず、かつ、重合度が20程度以下の有
機発光材料を示すものとする。
As the organic light emitting material, a low molecular weight organic light emitting material, a high molecular weight organic light emitting material, or a medium molecular weight organic light emitting material can be freely used. The medium-molecular organic luminescent material means an organic luminescent material having no sublimation property and a degree of polymerization of about 20 or less.

【0218】本実施例では蒸着法により低分子系有機発
光材料を用いて有機化合物層5048を形成している。
具体的には、正孔注入層として20nm厚の銅フタロシア
ニン(CuPc)膜を設け、その上に発光層として70
nm厚のトリス−8−キノリノラトアルミニウム錯体(A
lq3)膜を設けた積層構造としている。Alq3にキナ
クリドン、ペリレンもしくはDCM1といった蛍光色素
を添加することで発光色を制御することができる。
In this embodiment, the organic compound layer 5048 is formed by a low molecular weight organic light emitting material by a vapor deposition method.
Specifically, a 20-nm-thick copper phthalocyanine (CuPc) film is provided as a hole injection layer, and a 70-nm light emitting layer is provided thereon.
nm thick tris-8-quinolinolato aluminum complex (A
1q 3 ) film is provided to form a laminated structure. The emission color can be controlled by adding a fluorescent dye such as quinacridone, perylene or DCM1 to Alq 3 .

【0219】また、高分子系有機発光材料を用いる例と
して、正孔注入層として20nmのポリチオフェン(PE
DOT)膜をスピン塗布法により設け、その上に発光層
として100nm程度のパラフェニレンビニレン(PP
V)膜を設けた積層構造によって有機化合物層5048
を構成しても良い。なお、PPVのπ共役系高分子を用
いると、赤色から青色まで発光波長を選択できる。ま
た、電子輸送層や電子注入層として炭化珪素等の無機材
料を用いることも可能である。
As an example of using a high molecular organic light emitting material, as a hole injecting layer, polythiophene (PE) having a thickness of 20 nm is used.
A DOT film is provided by a spin coating method, and para-phenylene vinylene (PP) having a thickness of about 100 nm is formed thereon as a light emitting layer.
V) Organic compound layer 5048 having a laminated structure provided with a film
May be configured. By using a PPV π-conjugated polymer, the emission wavelength can be selected from red to blue. It is also possible to use an inorganic material such as silicon carbide for the electron transport layer and the electron injection layer.

【0220】なお、有機化合物層5048は、正孔注入
層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、電子注入層等
が、明確に区別された積層構造を有するものに限定され
ない。つまり、有機化合物層5048は、正孔注入層、
正孔輸送層、発光層、電子輸送層、電子注入層等を構成
する材料が、混合した層を有する構造であってもよい。
例えば、電子輸送層を構成する材料(以下、電子輸送材
料と表記する)と、発光層を構成する材料(以下、発光
材料と表記する)とによって構成される混合層を、電子
輸送層と発光層との間に有する構造の有機化合物層50
48であってもよい。
The organic compound layer 5048 is not limited to the one having a layered structure in which the hole injection layer, the hole transport layer, the light emitting layer, the electron transport layer, the electron injection layer, etc. are clearly distinguished. That is, the organic compound layer 5048 is a hole injection layer,
A structure having a mixed layer of materials forming the hole transport layer, the light emitting layer, the electron transport layer, the electron injection layer, and the like may be used.
For example, a mixed layer composed of a material forming an electron transport layer (hereinafter referred to as an electron transport material) and a material forming a light emitting layer (hereinafter referred to as a light emitting material) is referred to as an electron transport layer and a light emitting layer. Organic compound layer 50 having a structure between layers
It may be 48.

【0221】次に、有機化合物層5048の上には導電
膜からなる対向電極5049が設けられる。本実施例の
場合、導電膜としてアルミニウムとリチウムとの合金膜
を用いる。なお、MgAg膜(マグネシウムと銀との合
金膜)を用いても良い。本実施例では、対向電極504
9がOLED素子の陰極に相当する。陰極材料として
は、周期表の1族もしくは2族に属する元素からなる導
電膜もしくはそれらの元素を添加した導電膜を自由に用
いることができる。
Next, a counter electrode 5049 made of a conductive film is provided on the organic compound layer 5048. In this embodiment, an alloy film of aluminum and lithium is used as the conductive film. An MgAg film (alloy film of magnesium and silver) may be used. In this embodiment, the counter electrode 504
9 corresponds to the cathode of the OLED element. As the cathode material, a conductive film made of an element belonging to Group 1 or 2 of the periodic table or a conductive film to which those elements are added can be freely used.

【0222】対向電極5049まで形成された時点でO
LED素子が完成する。なお、OLED素子とは、画素
電極(陽極)5038、有機化合物層5048及び対向
電極(陰極)5049で形成されたダイオードを指す。
When the counter electrode 5049 is formed, O
The LED element is completed. Note that an OLED element refers to a diode including a pixel electrode (anode) 5038, an organic compound layer 5048, and a counter electrode (cathode) 5049.

【0223】OLED素子を完全に覆うようにしてパッ
シベーション膜5050を設けることは有効である。パ
ッシベーション膜5050としては、炭素膜、窒化珪素
膜もしくは窒化酸化珪素膜を含む絶縁膜からなり、該絶
縁膜を単層もしくは組み合わせた積層で用いることがで
きる。カバレッジの良い膜をパッシベーション膜505
0として用いることが好ましく、炭素膜、特にDLC
(ダイヤモンドライクカーボン)膜を用いることは有効
である。DLC膜は室温から100℃以下の温度範囲で
成膜可能であるため、耐熱性の低い有機化合物層504
8の上方にも容易に成膜することができる。また、DL
C膜は酸素に対するブロッキング効果が高く、有機化合
物層5048の酸化を抑制することが可能である。
It is effective to provide the passivation film 5050 so as to completely cover the OLED element. The passivation film 5050 is formed of an insulating film including a carbon film, a silicon nitride film, or a silicon nitride oxide film, and the insulating films can be used as a single layer or a stacked layer in which they are combined. A film with good coverage is a passivation film 505.
It is preferable to use it as 0, a carbon film, especially DLC
It is effective to use a (diamond-like carbon) film. Since the DLC film can be formed in a temperature range of room temperature to 100 ° C. or lower, the organic compound layer 504 having low heat resistance is used.
It is possible to easily form a film on the upper side of 8. Also, DL
The C film has a high blocking effect on oxygen and can suppress oxidation of the organic compound layer 5048.

【0224】なお、第3の層間絶縁膜5047を形成し
た後、パッシベーション膜5050を形成するまでの工
程をマルチチャンバー方式(またはインライン方式)の
成膜装置を用いて、大気解放せずに連続的に処理するこ
とは有効である。
Note that the steps from the formation of the third interlayer insulating film 5047 to the formation of the passivation film 5050 are continuously performed using a multi-chamber system (or in-line system) film forming apparatus without exposing to the atmosphere. It is effective to process it.

【0225】なお、実際には図7(D)の状態まで完成
したら、さらに外気に曝されないように、気密性が高
く、脱ガスの少ない保護フィルム(ラミネートフィル
ム、紫外線硬化樹脂フィルム等)や透光性のシーリング
材でパッケージング(封入)することが好ましい。その
際、シーリング材の内部を不活性雰囲気にしたり、内部
に吸湿性材料(例えば酸化バリウム)を配置したりする
とOLED素子の信頼性が向上する。
[0225] When the state shown in Fig. 7D is actually completed, a protective film (laminate film, UV curable resin film, etc.) having high airtightness and little degassing and a transparent film are provided so as not to be further exposed to the outside air. It is preferable to perform packaging (encapsulation) with an optical sealing material. At that time, the reliability of the OLED element is improved by making the inside of the sealing material an inert atmosphere or disposing a hygroscopic material (for example, barium oxide) inside.

【0226】また、パッケージング等の処理により気密
性を高めたら、基板201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(フレキシブルプリントサーキット:FP
C)を取り付けて製品として完成する。
When the airtightness is enhanced by a process such as packaging, a connector (flexible printed circuit: FP) for connecting a terminal routed from an element or a circuit formed on the substrate 201 to an external signal terminal.
C) is attached to complete the product.

【0227】本実施例は、実施の形態1〜実施の形態6
及び、実施例1と自由に組み合わせて実施することが可
能である。
This embodiment is the first to sixth embodiments.
Also, it can be implemented by freely combining with the first embodiment.

【0228】(実施例4)本実施例は、本発明の半導体
装置の作製方法を用いて、表示装置と同一基板上に形成
された、CPU部(演算処理回路(CPU)や記憶回路
等)を有する半導体装置を作製する例を示す。なお、表
示装置及びCPU部の構成、及び、それらの回路に用い
るTFTは、実施例1と同様とすることができる。ただ
し本実施例では、表示装置は、各画素にOLED素子を
配置したOLED表示装置であるとする。
(Embodiment 4) In this embodiment, a CPU portion (arithmetic processing circuit (CPU), memory circuit, or the like) formed over the same substrate as a display device by using the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention. An example of manufacturing a semiconductor device having: Note that the configurations of the display device and the CPU section, and the TFTs used in those circuits can be the same as those in the first embodiment. However, in this embodiment, the display device is an OLED display device in which an OLED element is arranged in each pixel.

【0229】図8に、本発明を用いて作製する半導体装
置の断面図を示す。画素部を構成するTFTとして、O
LED素子と直列に接続されたTFTをNチャネル型T
FT361として、代表で示す。また、画素駆動回路部
を構成する素子として、Nチャネル型TFT362とP
チャネル型TFT363を代表で示す。CPU部を構成
する素子として、Nチャネル型TFT364とPチャネ
ル型TFT365を代表で示す。
FIG. 8 shows a cross-sectional view of a semiconductor device manufactured by using the present invention. As a TFT that constitutes a pixel portion,
A TFT connected in series with an LED element is an N-channel type T
Representatively shown as FT361. In addition, as elements forming the pixel drive circuit section, N-channel TFT 362 and P
The channel TFT 363 is shown as a representative. An N-channel TFT 364 and a P-channel TFT 365 are shown as representatives of the elements constituting the CPU section.

【0230】Nチャネル型TFT361、Nチャネル型
TFT362、Pチャネル型TFT363、Nチャネル
型TFT364、Pチャネル型TFT365の作製方法
は、実施の形態3において図4で示した作製方法と同様
であるので、ここでは説明は省略する。なお、図4と同
じ部分は、同じ符号を用いて説明する。
The manufacturing method of the N-channel type TFT 361, the N-channel type TFT 362, the P-channel type TFT 363, the N-channel type TFT 364 and the P-channel type TFT 365 is the same as the manufacturing method shown in FIG. 4 in the third embodiment. The description is omitted here. The same parts as those in FIG. 4 will be described using the same reference numerals.

【0231】実施の形態3に従って、図8(A)の状態
まで作製する。図8(B)に示すように、第1の層間絶
縁膜5101を形成する。この第1の層間絶縁膜510
1としては、プラズマCVD法またはスパッタ法を用
い、厚さを100〜200nmとして珪素を含む絶縁膜で
形成する。本実施例では、プラズマCVD法により膜厚
100nmの酸化窒化珪素膜を形成した。勿論、第1の層
間絶縁膜5101は酸化窒化珪素膜に限定されるもので
なく、他の珪素を含む絶縁膜を単層または積層構造とし
て用いても良い。
According to the third embodiment, the state shown in FIG. 8A is produced. As shown in FIG. 8B, a first interlayer insulating film 5101 is formed. This first interlayer insulating film 510
As the first example, a plasma CVD method or a sputtering method is used to form an insulating film containing silicon with a thickness of 100 to 200 nm. In this embodiment, a 100-nm-thick silicon oxynitride film is formed by a plasma CVD method. Of course, the first interlayer insulating film 5101 is not limited to the silicon oxynitride film, and another insulating film containing silicon may be used as a single layer or a laminated structure.

【0232】次いで、加熱処理(熱処理)を行なって、
半導体層の結晶性の回復、半導体層に添加された不純物
元素の活性化を行なう。この加熱処理はファーネスアニ
ール炉を用いる熱アニール法で行なう。熱アニール法と
しては、酸素濃度が1ppm以下、好ましくは0.1ppm以
下の窒素雰囲気中で400〜700℃で行えばよく、本
実施例では410℃、1時間の熱処理で活性化処理を行
う。なお、熱アニール法の他に、レーザアニール法、ま
たはラピッドサーマルアニール法(RTA法)を適用す
ることができる。また、第1の層間絶縁膜5101を形
成する前に加熱処理を行なっても良い。ただし、Nチャ
ネル型TFT361、Nチャネル型TFT362、Pチ
ャネル型TFT363、Nチャネル型TFT364及び
Pチャネル型TFT365のゲート電極が熱に弱い場合
には、本実施例のように配線等を保護するため第1の層
間絶縁膜5101(珪素を主成分とする絶縁膜、例えば
窒化珪素膜)を形成した後で熱処理を行なうことが好ま
しい。
Then, a heat treatment (heat treatment) is performed,
The crystallinity of the semiconductor layer is recovered and the impurity element added to the semiconductor layer is activated. This heat treatment is performed by a thermal annealing method using a furnace annealing furnace. The thermal annealing method may be performed at 400 to 700 ° C. in a nitrogen atmosphere having an oxygen concentration of 1 ppm or less, preferably 0.1 ppm or less. In this embodiment, the activation treatment is performed by heat treatment at 410 ° C. for 1 hour. In addition to the thermal annealing method, a laser annealing method or a rapid thermal annealing method (RTA method) can be applied. In addition, heat treatment may be performed before forming the first interlayer insulating film 5101. However, when the gate electrodes of the N-channel type TFT 361, the N-channel type TFT 362, the P-channel type TFT 363, the N-channel type TFT 364 and the P-channel type TFT 365 are vulnerable to heat, it is necessary to protect the wiring or the like as in this embodiment. It is preferable to perform the heat treatment after forming the first interlayer insulating film 5101 (insulating film containing silicon as a main component, for example, a silicon nitride film).

【0233】上記の様に、第1の層間絶縁膜5101
(珪素を主成分とする絶縁膜、例えば窒化珪素膜)を形
成した後に熱処理することにより、活性化処理と同時
に、半導体層の水素化も行なうことができる。水素化の
工程では、第1の層間絶縁膜5101に含まれる水素に
より半導体層のダングリングボンドが終端される。な
お、活性化処理のための加熱処理とは別に、水素化のた
めの加熱処理を行っても良い。ここで、第1の層間絶縁
膜5101の存在に関係なく、半導体層を水素化するこ
ともできる。水素化の他の手段として、プラズマにより
励起された水素を用いる手段(プラズマ水素化)や、3
〜100%の水素を含む雰囲気中において、300〜4
50℃で1〜12時間の加熱処理を行う手段でも良い。
As described above, the first interlayer insulating film 5101
By performing heat treatment after forming (an insulating film containing silicon as a main component, for example, a silicon nitride film), hydrogenation of the semiconductor layer can be performed at the same time as the activation process. In the hydrogenation step, dangling bonds in the semiconductor layer are terminated by hydrogen contained in the first interlayer insulating film 5101. Note that heat treatment for hydrogenation may be performed separately from heat treatment for activation treatment. Here, the semiconductor layer can be hydrogenated regardless of the presence of the first interlayer insulating film 5101. As other means of hydrogenation, means using hydrogen excited by plasma (plasma hydrogenation), 3
300-4 in an atmosphere containing ~ 100% hydrogen
Means for performing heat treatment at 50 ° C. for 1 to 12 hours may be used.

【0234】次いで、第1の層間絶縁膜5101上に、
第2の層間絶縁膜5102を形成する。第2の層間絶縁
膜5102としては、無機絶縁膜を用いることができ
る。例えば、CVD法によって形成された酸化珪素膜
や、SOG(Spin On Glass)法によって塗布された酸
化珪素膜等を用いることができる。また、第2の層間絶
縁膜5102として、有機絶縁膜を用いることができ
る。例えば、ポリイミド、ポリアミド、BCB(ベンゾ
シクロブテン)、アクリル等の膜を用いることができ
る。また、アクリル膜と酸化珪素膜の積層構造を用いて
も良い。また、アクリル膜と、スパッタ法で形成した窒
化珪素膜または窒化酸化珪素膜との積層構造を用いても
良い。
Next, on the first interlayer insulating film 5101,
A second interlayer insulating film 5102 is formed. An inorganic insulating film can be used as the second interlayer insulating film 5102. For example, a silicon oxide film formed by the CVD method, a silicon oxide film applied by the SOG (Spin On Glass) method, or the like can be used. An organic insulating film can be used as the second interlayer insulating film 5102. For example, a film of polyimide, polyamide, BCB (benzocyclobutene), acrylic, or the like can be used. Alternatively, a stacked structure of an acrylic film and a silicon oxide film may be used. Alternatively, a stacked-layer structure of an acrylic film and a silicon nitride film or a silicon nitride oxide film formed by a sputtering method may be used.

【0235】次いで、ドライエッチングまたはウエット
エッチングを用い、第1の層間絶縁膜5101、第2の
層間絶縁膜5102及びゲート絶縁膜203をエッチン
グし、各TFT(Nチャネル型TFT361、Nチャネ
ル型TFT362、Pチャネル型TFT363、Nチャ
ネル型TFT364及びPチャネル型TFT365)の
ソース領域及びドレイン領域に達するコンタクトホール
を形成する。
Next, the first interlayer insulating film 5101, the second interlayer insulating film 5102, and the gate insulating film 203 are etched by dry etching or wet etching, and each TFT (N channel type TFT 361, N channel type TFT 362, Contact holes reaching the source and drain regions of the P-channel TFT 363, the N-channel TFT 364 and the P-channel TFT 365 are formed.

【0236】次いで、各TFT(Nチャネル型TFT3
61、Nチャネル型TFT362、Pチャネル型TFT
363、Nチャネル型TFT364及びPチャネル型T
FT365)のソース領域及びドレイン領域とそれぞれ
電気的に接続される配線5103〜5110を形成す
る。なお本実施例では、配線5103〜5110は、膜
厚100nmのTi膜と、膜厚350nmのAl膜と、膜厚
100nmのTi膜との積層膜をスパッタ法で連続形成
し、所望の形状にパターニングして形成する。もちろ
ん、三層構造に限らず、単層構造でもよいし、二層構造
でもよいし、四層以上の積層構造にしてもよい。また配
線の材料としては、AlとTiに限らず、他の導電膜を
用いても良い。例えば、TaN膜上にAlやCuを形成
し、さらにTi膜を形成した積層膜をパターニングして
配線を形成してもよい。
Next, each TFT (N-channel type TFT 3
61, N-channel TFT 362, P-channel TFT
363, N-channel type TFT 364 and P-channel type T
Wirings 5103 to 5110 electrically connected to the source region and the drain region of the FT 365) are formed. Note that in this embodiment, the wirings 5103 to 5110 are formed into a desired shape by continuously forming a stacked film of a Ti film with a thickness of 100 nm, an Al film with a thickness of 350 nm, and a Ti film with a thickness of 100 nm by a sputtering method. It is formed by patterning. Of course, the structure is not limited to the three-layer structure, and may be a single-layer structure, a two-layer structure, or a laminated structure of four or more layers. The material of the wiring is not limited to Al and Ti, but other conductive films may be used. For example, wiring may be formed by forming Al or Cu on the TaN film and then patterning the laminated film on which the Ti film is formed.

【0237】次いで図8(D)に示すように、第3の層
間絶縁膜5111を形成する。第3の層間絶縁膜511
1としては、無機絶縁膜や有機絶縁膜を用いることがで
きる。無機絶縁膜としては、CVD法によって形成され
た酸化珪素膜や、SOG(Spin On Glass)法によって
塗布された酸化珪素膜等を用いることができる。また、
有機絶縁膜としては、アクリル樹脂膜等を用いることが
できる。また、アクリル膜と、スパッタ法で形成した窒
化珪素膜または窒化酸化珪素膜との積層構造を用いても
良い。第3の層間絶縁膜5111によって、TFT(N
チャネル型TFT361、Nチャネル型TFT362、
Pチャネル型TFT363、Nチャネル型TFT364
及びPチャネル型TFT365)による凹凸を緩和し、
平坦化することができる。特に、第3の層間絶縁膜51
11は平坦化の意味合いが強いので、平坦性に優れた膜
が好ましい。
Next, as shown in FIG. 8D, a third interlayer insulating film 5111 is formed. Third interlayer insulating film 511
As 1, an inorganic insulating film or an organic insulating film can be used. As the inorganic insulating film, a silicon oxide film formed by a CVD method, a silicon oxide film applied by an SOG (Spin On Glass) method, or the like can be used. Also,
An acrylic resin film or the like can be used as the organic insulating film. Alternatively, a stacked-layer structure of an acrylic film and a silicon nitride film or a silicon nitride oxide film formed by a sputtering method may be used. By the third interlayer insulating film 5111, the TFT (N
A channel type TFT 361, an N channel type TFT 362,
P-channel TFT 363, N-channel TFT 364
And P-channel TFT 365) to reduce unevenness,
It can be flattened. In particular, the third interlayer insulating film 51
Since No. 11 has a strong meaning of flattening, a film having excellent flatness is preferable.

【0238】次いで、ドライエッチングまたはウエット
エッチングを用い、第3の層間絶縁膜5111に、配線
5103に達するコンタクトホールを形成する。
Next, by dry etching or wet etching, a contact hole reaching the wiring 5103 is formed in the third interlayer insulating film 5111.

【0239】次いで、導電膜をパターニングして画素電
極5112を形成する。本実施例の場合、導電膜として
アルミニウムとリチウムとの合金膜を用いる。なお、M
gAg膜(マグネシウムと銀との合金膜)を用いても良
い。画素電極5112がOLED素子の陰極に相当す
る。陰極材料としては、周期表の1族もしくは2族に属
する元素からなる導電膜もしくはそれらの元素を添加し
た導電膜を自由に用いることができる。
Next, the conductive film is patterned to form a pixel electrode 5112. In this embodiment, an alloy film of aluminum and lithium is used as the conductive film. In addition, M
A gAg film (alloy film of magnesium and silver) may be used. The pixel electrode 5112 corresponds to the cathode of the OLED element. As the cathode material, a conductive film made of an element belonging to Group 1 or 2 of the periodic table or a conductive film to which those elements are added can be freely used.

【0240】画素電極5112は、第3の層間絶縁膜5
111に形成されたコンタクトホールによって、配線5
103と電気的な接続がとられる。こうして、画素電極
5112は、Nチャネル型TFT361のソース領域ま
たはドレイン領域の一方と、電気的に接続される。
The pixel electrode 5112 is the third interlayer insulating film 5
The wiring 5 is formed by the contact hole formed in 111.
An electrical connection is established with 103. Thus, the pixel electrode 5112 is electrically connected to one of the source region and the drain region of the N-channel TFT 361.

【0241】次いで、各画素間の有機化合物層を塗り分
けるために、土手5113を形成する。土手5113と
しては、無機絶縁膜や有機絶縁膜を用いて形成する。無
機絶縁膜としては、スパッタ法によって形成された窒化
珪素膜または窒化酸化珪素膜、CVD法によって形成さ
れた酸化珪素膜や、SOG法によって塗布された酸化珪
素膜等を用いることができる。また、有機絶縁膜として
は、アクリル樹脂膜等を用いることができる。ここで、
土手5113を形成する際、ウエットエッチング法を用
いることで容易にテーパー形状の側壁とすることが出来
る。土手5113の側壁が十分になだらかでないと段差
に起因する有機化合物層の劣化が顕著な問題となってし
まうため、注意が必要である。なお、画素電極5112
と配線5103を電気的に接続する際に、第3の層間絶
縁膜5111に形成したコンタクトホールの部分にも、
土手5113を形成する。こうして、コンタクトホール
部分の凹凸による、画素電極の凹凸を土手5113によ
って埋めることにより、段差に起因する有機化合物層の
劣化を防いでいる。
Next, a bank 5113 is formed in order to paint the organic compound layer between each pixel separately. The bank 5113 is formed using an inorganic insulating film or an organic insulating film. As the inorganic insulating film, a silicon nitride film or a silicon nitride oxide film formed by a sputtering method, a silicon oxide film formed by a CVD method, a silicon oxide film applied by an SOG method, or the like can be used. An acrylic resin film or the like can be used as the organic insulating film. here,
When forming the bank 5113, a tapered side wall can be easily formed by using a wet etching method. If the side wall of the bank 5113 is not sufficiently gentle, the deterioration of the organic compound layer due to the step difference becomes a significant problem, so caution is required. Note that the pixel electrode 5112
When electrically connecting the wiring 5103 with the wiring 5103, the contact hole formed in the third interlayer insulating film 5111
A bank 5113 is formed. Thus, the unevenness of the pixel electrode due to the unevenness of the contact hole portion is filled with the bank 5113, so that the deterioration of the organic compound layer due to the step is prevented.

【0242】第3の層間絶縁膜5111と土手5113
の組み合わせの例を以下に挙げる。第3の層間絶縁膜5
111として、アクリルと、スパッタ法によって形成さ
れた窒化珪素膜または窒化酸化珪素膜の積層膜を用い、
土手5113として、スパッタ法によって形成された窒
化珪素膜または窒化酸化珪素膜を用いる組み合わせがあ
る。第3の層間絶縁膜5111として、プラズマCVD
法によって形成した酸化珪素膜を用い、土手5113と
してもプラズマCVD法によって形成した酸化珪素膜を
用いる組み合わせがある。また、第3の層間絶縁膜51
11として、SOG法によって形成した酸化珪素膜を用
い、土手5113としてもSOG法によって形成した酸
化珪素膜を用いる組み合わせがある。また第3の層間絶
縁膜5111として、SOG法によって形成した酸化珪
素膜とプラズマCVD法によって形成した酸化珪素膜の
積層膜を用い、土手5113としてプラズマCVD法に
よって形成した酸化珪素膜を用いる組み合わせがある。
また、第3の層間絶縁膜5111として、アクリルを用
い、土手5113としてもアクリルを用いる組み合わせ
がある。また、第3の層間絶縁膜5111として、アク
リルとプラズマCVD法によって形成した酸化珪素膜の
積層膜を用い、土手5113としてプラズマCVD法に
よって形成した酸化珪素膜を用いる組み合わせがある。
また、第3の層間絶縁膜5111として、プラズマCV
D法によって形成した酸化珪素膜を用い、土手5113
としてアクリルを用いる組み合わせがある。なお、土手
5113中に、カーボン粒子や金属粒子を添加し、抵抗
率を下げ、静電気の発生を抑制してもよい。この際、抵
抗率は、1×106〜1×1012Ωm(好ましくは、1
×108〜1×1010Ωm)となるように、カーボン粒
子や金属粒子の添加量を調節すればよい。
Third interlayer insulating film 5111 and bank 5113
An example of the combination of is given below. Third interlayer insulating film 5
A layered film of acrylic and a silicon nitride film or a silicon nitride oxide film formed by a sputtering method is used as 111.
There is a combination of a silicon nitride film or a silicon nitride oxide film formed by a sputtering method as the bank 5113. Plasma CVD as the third interlayer insulating film 5111
There is a combination in which a silicon oxide film formed by a plasma CVD method is used as the bank 5113 as well. In addition, the third interlayer insulating film 51
There is a combination in which a silicon oxide film formed by the SOG method is used as 11, and a silicon oxide film formed by the SOG method is also used as the bank 5113. Further, a combination of using a stacked film of a silicon oxide film formed by an SOG method and a silicon oxide film formed by a plasma CVD method as the third interlayer insulating film 5111 and using a silicon oxide film formed by a plasma CVD method as the bank 5113 is a combination. is there.
In addition, there is a combination in which acrylic is used as the third interlayer insulating film 5111 and acrylic is used as the bank 5113. Further, there is a combination in which a stacked film of acrylic and a silicon oxide film formed by a plasma CVD method is used as the third interlayer insulating film 5111 and a silicon oxide film formed by a plasma CVD method is used as the bank 5113.
Further, as the third interlayer insulating film 5111, plasma CV is used.
Using a silicon oxide film formed by the D method, the bank 5113
There is a combination using acrylic as. Note that carbon particles or metal particles may be added to the bank 5113 to reduce the resistivity and suppress the generation of static electricity. At this time, the resistivity is 1 × 10 6 to 1 × 10 12 Ωm (preferably 1 × 10 6 Ωm).
The addition amount of carbon particles or metal particles may be adjusted so that it becomes × 10 8 to 1 × 10 10 Ωm).

【0243】次いで、土手5113に囲まれた、露出し
ている画素電極5112上に、有機化合物層5114を
形成する。有機化合物層5114としては、公知の有機
発光材料を用いることができる。なお、有機発光材料と
無機発光材料の両方を用いてもよいし、有機発光材料の
代わりに無機発光材料を用いてもよい。有機発光材料と
しては、低分子系有機発光材料、高分子系有機発光材
料、中分子系有機材料を自由に用いることができる。な
お、中分子系有機発光材料とは、昇華性を有さず、か
つ、重合度が20程度以下の有機発光材料を示すものと
する。
Next, an organic compound layer 5114 is formed on the exposed pixel electrode 5112 surrounded by the bank 5113. As the organic compound layer 5114, a known organic light emitting material can be used. Note that both an organic light emitting material and an inorganic light emitting material may be used, or an inorganic light emitting material may be used instead of the organic light emitting material. As the organic light emitting material, a low molecular weight organic light emitting material, a high molecular weight organic light emitting material, or a medium molecular weight organic light emitting material can be freely used. The medium-molecular organic luminescent material means an organic luminescent material having no sublimation property and a degree of polymerization of about 20 or less.

【0244】本実施例では蒸着法により低分子系有機発
光材料を用いて有機化合物層5114を形成している。
具体的には、発光層として70nm厚のトリス−8−キノ
リノラトアルミニウム錯体(Alq3)膜を設け、その
上に、正孔注入層として20nm厚の銅フタロシアニン
(CuPc)膜を設けた積層構造としている。Alq3
にキナクリドン、ペリレンもしくはDCM1といった蛍
光色素を添加することで発光色を制御することができ
る。
In this embodiment, the organic compound layer 5114 is formed using a low molecular weight organic light emitting material by a vapor deposition method.
Specifically, a 70 nm thick tris-8-quinolinolato aluminum complex (Alq 3 ) film is provided as a light emitting layer, and a 20 nm thick copper phthalocyanine (CuPc) film is provided thereon as a hole injection layer. It has a structure. Alq 3
The emission color can be controlled by adding a fluorescent dye such as quinacridone, perylene, or DCM1 to.

【0245】また、高分子系有機発光材料を用いる例と
して、正孔注入層として20nmのポリチオフェン(PE
DOT)膜をスピン塗布法により設け、その上に、発光
層として100nm程度のパラフェニレンビニレン(PP
V)膜を設けた積層構造によって有機化合物層5114
を構成しても良い。なお、PPVのπ共役系高分子を用
いると、赤色から青色まで発光波長を選択できる。ま
た、電子輸送層や電子注入層として炭化珪素等の無機材
料を用いることも可能である。
As an example of using a high molecular organic light emitting material, a 20 nm polythiophene (PE
A DOT film is formed by a spin coating method, and para-phenylene vinylene (PP) having a thickness of about 100 nm is formed on the DOT film as a light emitting layer.
V) The organic compound layer 5114 has a laminated structure provided with a film.
May be configured. By using a PPV π-conjugated polymer, the emission wavelength can be selected from red to blue. It is also possible to use an inorganic material such as silicon carbide for the electron transport layer and the electron injection layer.

【0246】なお、有機化合物層5114は、正孔注入
層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、電子注入層等
が、明確に区別された積層構造を有するものに限定され
ない。つまり、有機化合物層5114は、正孔注入層、
正孔輸送層、発光層、電子輸送層、電子注入層等を構成
する材料が、混合した層を有する構造であってもよい。
例えば、電子輸送層を構成する材料(以下、電子輸送材
料と表記する)と、発光層を構成する材料(以下、発光
材料と表記する)とによって構成される混合層を、電子
輸送層と発光層との間に有する構造の有機化合物層51
14であってもよい。
The organic compound layer 5114 is not limited to the one having a layered structure in which the hole injection layer, the hole transport layer, the light emitting layer, the electron transport layer, the electron injection layer, etc. are clearly distinguished. That is, the organic compound layer 5114 is a hole injection layer,
A structure having a mixed layer of materials forming the hole transport layer, the light emitting layer, the electron transport layer, the electron injection layer, and the like may be used.
For example, a mixed layer composed of a material forming an electron transport layer (hereinafter referred to as an electron transport material) and a material forming a light emitting layer (hereinafter referred to as a light emitting material) is referred to as an electron transport layer and a light emitting layer. Organic compound layer 51 having a structure between layers
It may be 14.

【0247】次に、有機化合物層5114上には、透明
導電膜からなる対向電極5115を形成する。透明導電
膜としては、酸化インジウムと酸化スズの化合物(IT
O)、酸化インジウムと酸化亜鉛の化合物、酸化亜鉛、
酸化スズ、酸化インジウム等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
もよい。対向電極5115がOLED素子の陽極に相当
する。
Next, a counter electrode 5115 made of a transparent conductive film is formed on the organic compound layer 5114. As the transparent conductive film, a compound of indium oxide and tin oxide (IT
O), a compound of indium oxide and zinc oxide, zinc oxide,
Tin oxide, indium oxide, or the like can be used. Moreover, you may use what added the gallium to the said transparent conductive film. The counter electrode 5115 corresponds to the anode of the OLED element.

【0248】対向電極5115まで形成された時点でO
LED素子が完成する。なお、OLED素子とは、画素
電極(陰極)5112、有機化合物層5114及び対向
電極(陽極)5115で形成されたダイオードを指す。
At the time when the counter electrode 5115 is formed, O
The LED element is completed. Note that an OLED element refers to a diode including a pixel electrode (cathode) 5112, an organic compound layer 5114, and a counter electrode (anode) 5115.

【0249】本実施例では、対向電極5115が透明導
電膜によって形成されているため、OLED素子が発し
た光は、基板201とは逆側に向かって放射される。ま
た、第3の層間絶縁膜5111によって、配線5103
〜5110が形成された層とは別の層に、画素電極51
12を形成している。そのため、実施例3に示した構成
と比較して、開口率を上げることができる。
In this embodiment, since the counter electrode 5115 is formed of the transparent conductive film, the light emitted by the OLED element is emitted toward the side opposite to the substrate 201. In addition, the wiring 5103 is formed by the third interlayer insulating film 5111.
5110 is formed on a layer different from the layer on which the pixel electrode 51 is formed.
Forming twelve. Therefore, the aperture ratio can be increased as compared with the configuration shown in the third embodiment.

【0250】OLED素子を完全に覆うようにして保護
膜(パッシベーション膜)5116を設けることは有効
である。保護膜5116としては、炭素膜、窒化珪素膜
もしくは窒化酸化珪素膜を含む絶縁膜からなり、該絶縁
膜を単層もしくは組み合わせた積層で用いることができ
る。なお本実施例のように、OLED素子が発した光が
対向電極5115側から放射される場合、保護膜511
6としては、光を透過する膜を用いる必要がある。
It is effective to provide a protective film (passivation film) 5116 so as to completely cover the OLED element. The protective film 5116 is formed of an insulating film including a carbon film, a silicon nitride film, or a silicon nitride oxide film, and the insulating film can be used as a single layer or a stacked layer in which they are combined. When light emitted from the OLED element is emitted from the counter electrode 5115 side as in this embodiment, the protective film 511 is formed.
As 6, it is necessary to use a film that transmits light.

【0251】なお、土手5113を形成した後、保護膜
5116を形成するまでの工程をマルチチャンバー方式
(またはインライン方式)の成膜装置を用いて、大気解
放せずに連続的に処理することは有効である。
Note that the steps from the formation of the bank 5113 to the formation of the protective film 5116 can be performed continuously by using a multi-chamber type (or in-line type) film forming apparatus without exposing to the atmosphere. It is valid.

【0252】なお、実際には図8(D)の状態まで完成
したら、さらに外気に曝されないように、気密性が高
く、脱ガスの少ない保護フィルム(ラミネートフィル
ム、紫外線硬化樹脂フィルム等)等のシーリング材でパ
ッケージング(封入)することが好ましい。その際、シ
ーリング材の内部を不活性雰囲気にしたり、内部に吸湿
性材料(例えば酸化バリウム)を配置したりするとOL
ED素子の信頼性が向上する。
In practice, when the state shown in FIG. 8D is completed, a protective film (laminate film, ultraviolet curable resin film, etc.) having high airtightness and less degassing is provided so as not to be exposed to the outside air. It is preferable to perform packaging (encapsulation) with a sealing material. At that time, if the inside of the sealing material is made an inert atmosphere or a hygroscopic material (for example, barium oxide) is arranged inside, the OL
The reliability of the ED element is improved.

【0253】また、パッケージング等の処理により気密
性を高めたら、基板201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(フレキシブルプリントサーキット:FP
C)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: FP) for connecting a terminal routed from an element or circuit formed on the substrate 201 and an external signal terminal.
C) is attached to complete the product.

【0254】本実施例は、実施の形態1〜実施の形態6
及び、実施例1と自由に組み合わせて実施することが可
能である。
This example is the same as the first to sixth embodiments.
Also, it can be implemented by freely combining with the first embodiment.

【0255】(実施例5)本実施例では、本発明の半導
体装置が有するTFTの半導体活性層を作製する上で、
半導体膜を結晶化する手法の例を示す。
(Embodiment 5) In this embodiment, in manufacturing a semiconductor active layer of a TFT included in the semiconductor device of the present invention,
An example of a method of crystallizing a semiconductor film is shown.

【0256】ガラス基板上に下地膜として、プラズマC
VD法により酸化窒化珪素膜(組成比Si=32%、O
=59%、N=7%、H=2%)400nmを形成し
た。続いて、前記下地膜上に半導体膜として、プラズマ
CVD法により非晶質珪素膜150nmを形成する。そ
して、500℃で3時間の熱処理を行って、半導体膜が
含有する水素を放出させた後、レーザアニール法により
半導体膜の結晶化を行う。
Plasma C is used as a base film on a glass substrate.
Silicon oxynitride film (composition ratio Si = 32%, O
= 59%, N = 7%, H = 2%) 400 nm. Subsequently, an amorphous silicon film of 150 nm is formed as a semiconductor film on the base film by a plasma CVD method. Then, heat treatment is performed at 500 ° C. for 3 hours to release hydrogen contained in the semiconductor film, and then the semiconductor film is crystallized by a laser annealing method.

【0257】レーザアニ-ル法に用いるレーザとして
は、連続発振のYVO4レーザを用いる。レーザアニー
ル法の条件は、レーザ光としてYVO4レーザの第2高
調波(波長532nm)を用いた。レーザ光を光学系に
より所定の形状のビームとして、基板表面上に形成した
半導体膜の照射した。
As the laser used in the laser annealing method, a continuous wave YVO 4 laser is used. As the condition of the laser annealing method, the second harmonic (wavelength 532 nm) of the YVO 4 laser was used as the laser light. The semiconductor film formed on the surface of the substrate was irradiated with laser light as a beam having a predetermined shape by an optical system.

【0258】なお、基板上に照射されるビームの形状
は、レーザの種類や、光学系によって変化させることが
できる。こうして、基板上に照射されるビームのアスペ
クト比やエネルギー密度の分布を変えることができる。
例えば、基板上に照射されるビームの形状は、線状、矩
形状、楕円状など、様々な形状とすることができる。本
実施例では、YVO4レーザの第2高調波を、光学系に
よって200μm×50μmの楕円状にし、半導体膜に
照射する。
The shape of the beam with which the substrate is irradiated can be changed depending on the type of laser and the optical system. In this way, the aspect ratio and energy density distribution of the beam irradiated on the substrate can be changed.
For example, the shape of the beam with which the substrate is irradiated can be various shapes such as a linear shape, a rectangular shape, and an elliptical shape. In this embodiment, the second harmonic of the YVO 4 laser is made into an ellipse of 200 μm × 50 μm by an optical system and is irradiated on the semiconductor film.

【0259】ここで、レーザ光を基板表面上に形成した
半導体膜に照射する際に用いる、光学系の模式図を図1
4に示す。レーザ1101から射出されたレーザ光(Y
VO 4レーザの第2高調波)は、ミラー1102を経由
して、凸レンズ1103に入射する。レーザ光は凸レン
ズ1103に対して斜めに入射させる。このようにする
ことで、非点収差などの収差により焦点位置がずれ、照
射面またはその近傍において楕円状ビーム1106を形
成することができる。そして、このようにして形成され
る楕円状ビーム1106を照射しながら、例えば110
7で示す方向または1108で示す方向にガラス基板1
105を移動させる。こうして、ガラス基板1105上
に形成された半導体膜1104において、楕円状ビーム
1106を相対的に移動させながら照射する。なお、楕
円状ビーム1106の相対的な走査方向は、楕円状ビー
ム1106の長軸に垂直な方向とする。本実施例では、
凸レンズ1103に対するレーザ光の入射角φを約20
°として200μm×50μmの楕円状ビームを形成
し、ガラス基板1105を50cm/sの速度で移動さ
せながら照射して、半導体膜の結晶化を行う。
Here, laser light was formed on the surface of the substrate.
FIG. 1 is a schematic diagram of an optical system used when irradiating a semiconductor film.
4 shows. Laser light emitted from the laser 1101 (Y
VO FourLaser second harmonic) via mirror 1102
Then, the light enters the convex lens 1103. Laser light is convex
It is obliquely incident on the pixel 1103. Do this
As a result, the focus position shifts due to aberrations such as astigmatism,
Form an elliptical beam 1106 at or near the plane of incidence.
Can be made. And formed in this way
While irradiating the elliptical beam 1106
Glass substrate 1 in the direction indicated by 7 or in the direction indicated by 1108
Move 105. Thus, on the glass substrate 1105
In the semiconductor film 1104 formed on the
Irradiation is performed while moving 1106 relatively. The ellipse
The relative scanning direction of the circular beam 1106 is an elliptical beam.
The direction perpendicular to the major axis of the frame 1106. In this embodiment,
The incident angle φ of the laser beam with respect to the convex lens 1103 is about 20.
Form an elliptical beam of 200 μm × 50 μm
Then, the glass substrate 1105 is moved at a speed of 50 cm / s.
While irradiating, the semiconductor film is crystallized.

【0260】このようにして得られた結晶性半導体膜に
セコエッチングを行って、SEMにより1万倍にて表面
を観察した結果を図15に示す。なお、セコエッチング
におけるセコ液はHF:H2O=2:1に添加剤として
2Cr27を用いて作製されるものである。図15
は、図中の矢印で示す方向にレーザ光を相対的に走査さ
せて得られたものである。レーザ光の走査方向に平行に
大粒径の結晶粒が形成されている様子がわかる。つま
り、レーザ光の走査方向に対して延在するように結晶成
長がなされる。
The crystalline semiconductor film thus obtained was subjected to Secco etching, and the surface was observed by SEM at 10,000 times. The results are shown in FIG. The secco solution for secco etching is prepared by using HF: H 2 O = 2: 1 and K 2 Cr 2 O 7 as an additive. Figure 15
Is obtained by relatively scanning the laser light in the direction indicated by the arrow in the figure. It can be seen that large-sized crystal grains are formed parallel to the scanning direction of the laser light. That is, the crystal is grown so as to extend in the scanning direction of the laser light.

【0261】このように、本実施例の手法を用いて結晶
化を行った半導体膜には大粒径の結晶粒が形成されてい
る。そのため、前記半導体膜を半導体活性層として用い
てTFTを作製すると、前記TFTのチャネル形成領域
に含まれる結晶粒界の本数を少なくすることができる。
また、個々の結晶粒の内部は実質的に単結晶と見なせる
結晶性を有することから、単結晶半導体を用いたトラン
ジスタと同等の高いモビリティ(電界効果移動度)を得
ることも可能である。
As described above, large-sized crystal grains are formed in the semiconductor film crystallized by the method of this embodiment. Therefore, when a TFT is manufactured using the semiconductor film as a semiconductor active layer, the number of crystal grain boundaries included in the channel formation region of the TFT can be reduced.
In addition, since the inside of each crystal grain has crystallinity that can be regarded as a substantially single crystal, high mobility (field effect mobility) similar to that of a transistor including a single crystal semiconductor can be obtained.

【0262】さらに、TFTを、そのキャリアの移動方
向が、形成された結晶粒の延在する方向と揃うように配
置すれば、キャリアが結晶粒界を横切る回数を極端に減
らすことができる。そのため、オン電流値(TFTがオ
ン状態にある時に流れるドレイン電流値)、オフ電流値
(TFTがオフ状態にある時に流れるドレイン電流
値)、しきい値電圧、S値及び電界効果移動度のバラツ
キを低減することも可能となり、電気的特性は著しく向
上する。
Further, by disposing the TFT so that the carrier moving direction is aligned with the extending direction of the formed crystal grains, the number of times the carriers cross the crystal grain boundaries can be extremely reduced. Therefore, variations in the on-current value (the drain current value that flows when the TFT is in the on state), the off current value (the drain current value that flows when the TFT is in the off state), the threshold voltage, the S value, and the field effect mobility. Can be reduced, and the electrical characteristics are significantly improved.

【0263】なお、半導体膜の広い範囲に楕円状ビーム
1106を照射するため、楕円状ビーム1106をその
長軸に垂直な方向に走査して半導体膜に照射する動作
(以下、スキャンと表記する)を、複数回行っている。
ここで、1回のスキャン毎に、楕円状ビーム1106の
位置は、その長軸に平行な方向にずらされる。また、連
続するスキャン間では、その走査方向を逆にする。ここ
で、連続する2回のスキャンにおいて、一方を往路のス
キャン、もう一方を復路のスキャンと呼ぶことにする。
Note that, in order to irradiate the elliptical beam 1106 over a wide area of the semiconductor film, an operation of scanning the elliptical beam 1106 in the direction perpendicular to its major axis and irradiating the semiconductor film (hereinafter referred to as scanning). Have been done multiple times.
Here, the position of the elliptical beam 1106 is shifted in a direction parallel to its long axis for each scan. Further, the scanning direction is reversed between successive scans. Here, in two consecutive scans, one is called a forward scan and the other is called a backward scan.

【0264】楕円状ビーム1106の位置を、1回のス
キャン毎にその長軸に平行な方向にずらす大きさをピッ
チdと表現する。また、往路のスキャンにおいて、図1
5に示したような大粒径の結晶粒が形成された領域の、
楕円状ビーム1106の走査方向に垂直な方向の長さ
を、D1と表記する。復路のスキャンにおいて、図15
に示したような大粒径の結晶粒が形成された領域の、楕
円状ビーム1106の走査方向に垂直な方向の長さを、
D2と表記する。また、D1とD2の平均値を、Dとす
る。このとき、オーバーラップ率RO.L[%]を式1で
定義する。
The size of shifting the position of the elliptical beam 1106 in the direction parallel to its long axis for each scan is expressed as the pitch d. In the forward scan,
In the region where large-sized crystal grains as shown in 5 are formed,
The length of the elliptical beam 1106 in the direction perpendicular to the scanning direction is denoted by D1. In the return scan, FIG.
The length in the direction perpendicular to the scanning direction of the elliptical beam 1106 in the region in which large-sized crystal grains are formed as shown in
Notated as D2. The average value of D1 and D2 is D. At this time, the overlap ratio R OL [%] is defined by Expression 1.

【0265】[0265]

【式1】 RO.L=(1−d/D)×100[Formula 1] R OL = (1-d / D) × 100

【0266】本実施例では、オーバーラップ率RO.L
0%とする。
In this embodiment, the overlap ratio R OL is set to 0%.

【0267】本実施例は、実施の形態1〜実施の形態6
及び実施例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 example is the same as the first to sixth embodiments.
Also, it is possible to freely combine with the first to fourth embodiments.

【0268】(実施例6)本実施例では、本発明の半導
体装置が有するTFTの半導体活性層を作製する上で、
半導体膜を結晶化する手法において、実施例5とは異な
る例を示す。
(Embodiment 6) In this embodiment, in manufacturing a semiconductor active layer of a TFT included in the semiconductor device of the present invention,
An example different from that of Example 5 in the method of crystallizing the semiconductor film will be described.

【0269】半導体膜として非晶質珪素膜を形成するま
での工程は、実施例5と同様である。その後、特開平7
−183540号公報に記載された方法を利用し、前記
半導体膜上にスピンコート法にて酢酸ニッケル水溶液
(重量換算濃度5ppm、体積10ml)を塗布し、5
00℃の窒素雰囲気で1時間、550℃の窒素雰囲気で
12時間の熱処理を行う。続いて、レーザアニール法に
より半導体膜の結晶性の向上を行う。
The steps up to the formation of the amorphous silicon film as the semiconductor film are the same as in the fifth embodiment. After that, JP-A-7
Using the method described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 183540, a nickel acetate aqueous solution (concentration in weight: 5 ppm, volume: 10 ml) is applied onto the semiconductor film by spin coating, and 5
Heat treatment is performed in a nitrogen atmosphere at 00 ° C. for 1 hour and in a nitrogen atmosphere at 550 ° C. for 12 hours. Subsequently, the crystallinity of the semiconductor film is improved by the laser annealing method.

【0270】レーザアニール法に用いるレーザとして
は、連続発振のYVO4レーザを用いる。レーザアニー
ル法の条件は、レーザ光としてYVO4レーザの第2高
調波(波長532nm)を用い、図14で示した光学系
における凸レンズ1103に対するレーザ光の入射角φ
を約20°として、200μm×50μmの楕円状ビー
ムを形成する。ガラス基板1105を50cm/sの速
度で移動させながら、前記楕円状ビームを照射して、半
導体膜の結晶性の向上を行う。なお、楕円状ビーム11
06の相対的な走査方向は、楕円状ビーム1106の長
軸に垂直な方向とする。
As the laser used in the laser annealing method, a continuous wave YVO 4 laser is used. The conditions of the laser annealing method are that the second harmonic (wavelength 532 nm) of the YVO 4 laser is used as the laser beam, and the incident angle φ of the laser beam with respect to the convex lens 1103 in the optical system shown in FIG.
Is set to about 20 ° to form an elliptical beam of 200 μm × 50 μm. The crystallinity of the semiconductor film is improved by irradiating the elliptical beam while moving the glass substrate 1105 at a speed of 50 cm / s. The elliptical beam 11
The relative scanning direction of 06 is a direction perpendicular to the major axis of the elliptical beam 1106.

【0271】このようにして得られた結晶性半導体膜に
セコエッチングを行って、SEMにより1万倍にて表面
を観察した。その結果を図16に示す。図16は、図中
の矢印で示す方向にレーザ光を相対的に走査させて得ら
れたものであり、走査方向に対して延在して大粒径の結
晶粒が形成されている様子がわかる。
The crystalline semiconductor film thus obtained was subjected to Secco etching, and the surface was observed by SEM at 10,000 times. The result is shown in FIG. FIG. 16 is obtained by relatively scanning the laser light in the direction indicated by the arrow in the figure, and shows a state in which large-sized crystal grains are formed extending in the scanning direction. Recognize.

【0272】このように、本発明を用いて結晶化を行っ
た半導体膜には大粒径の結晶粒が形成されているため、
前記半導体膜を用いてTFTを作製すると、そのチャネ
ル形成領域に含まれる結晶粒界の本数を少なくすること
ができる。また、個々の結晶粒は実質的に単結晶と見な
せる結晶性を有することから、単結晶半導体を用いたト
ランジスタと同等の高いモビリティ(電界効果移動度)
を得ることも可能である。
As described above, since large-sized crystal grains are formed in the semiconductor film crystallized using the present invention,
When a TFT is manufactured using the semiconductor film, the number of crystal grain boundaries included in the channel formation region can be reduced. In addition, since each crystal grain has crystallinity that can be regarded as a single crystal, high mobility (field effect mobility) equivalent to that of a transistor using a single crystal semiconductor.
It is also possible to obtain

【0273】さらに、形成された結晶粒が一方向に揃っ
ている。そのため、TFTを、そのキャリアの移動方向
が、形成された結晶粒の延在する方向と揃うように配置
すれば、キャリアが結晶粒界を横切る回数を極端に減ら
すことができる。そのため、オン電流値、オフ電流値、
しきい値電圧、S値及び電界効果移動度のバラツキを低
減することも可能となり、電気的特性は著しく向上す
る。
Furthermore, the formed crystal grains are aligned in one direction. Therefore, by arranging the TFT so that the moving direction of the carrier is aligned with the extending direction of the formed crystal grain, the number of times the carrier crosses the crystal grain boundary can be extremely reduced. Therefore, the ON current value, OFF current value,
It is also possible to reduce variations in threshold voltage, S value, and field effect mobility, and electrical characteristics are significantly improved.

【0274】なお、半導体膜の広い範囲に楕円状ビーム
1106を照射するため、楕円状ビーム1106をその
長軸に垂直な方向に走査して半導体膜に照射する動作
(スキャン)を、複数回行っている。ここで、1回のス
キャン毎に、楕円状ビーム1106の位置は、その長軸
に平行な方向にずらされる。また、連続するスキャン間
では、その走査方向を逆にする。ここで、連続する2回
のスキャンにおいて、一方を往路のスキャン、もう一方
を復路のスキャンと呼ぶことにする。
Note that in order to irradiate the elliptical beam 1106 over a wide area of the semiconductor film, the operation (scan) of scanning the elliptical beam 1106 in the direction perpendicular to its major axis and irradiating the semiconductor film is performed a plurality of times. ing. Here, the position of the elliptical beam 1106 is shifted in a direction parallel to its long axis for each scan. Further, the scanning direction is reversed between successive scans. Here, in two consecutive scans, one is called a forward scan and the other is called a backward scan.

【0275】楕円状ビーム1106の位置を、1回のス
キャン毎にその長軸に平行な方向にずらす大きさを、ピ
ッチdと表現する。また、往路のスキャンにおいて、図
16に示したような大粒径の結晶粒が形成された領域
の、楕円状ビーム1106の走査方向に垂直な方向の長
さを、D1と表記する。復路のスキャンにおいて、図1
6に示したような大粒径の結晶粒が形成された領域の、
楕円状ビーム1106の走査方向に垂直な方向の長さ
を、D2と表記する。また、D1とD2の平均値を、D
とする。
The size of shifting the position of the elliptical beam 1106 in the direction parallel to its long axis for each scan is expressed as the pitch d. Further, in the forward scan, the length in the direction perpendicular to the scanning direction of the elliptical beam 1106 in the region in which large-sized crystal grains are formed as shown in FIG. 16 is expressed as D1. In the return scan,
In a region where large-sized crystal grains as shown in 6 are formed,
The length of the elliptical beam 1106 in the direction perpendicular to the scanning direction is represented by D2. The average value of D1 and D2 is D
And

【0276】このとき、式1と同様に、オーバーラップ
率RO.L[%]を定義する。本実施例では、オーバーラ
ップ率RO.Lを0%とする。
At this time, the overlap rate R OL [%] is defined as in the case of the equation 1. In this embodiment, the overlap ratio R OL is 0%.

【0277】また、上記結晶化の手法によって得られた
半導体膜(図中、Improved CG−Siliconと表記)のラマ
ン散乱分光の結果を図17に太線で示す。ここで、比較
のため、単結晶シリコン(図中、ref.(100)Si Waferと
表記)のラマン散乱分光の結果を細線で示した。また、
非晶質珪素膜を形成後、熱処理を行って半導体膜が含有
する水素を放出させた後、パルス発振のエキシマレーザ
を用い結晶化を行った半導体膜(図中、excimer laser
annealingと表記)のラマン散乱分光の結果を図17に
点線で示した。本実施例の手法によって得られた半導体
膜のラマンシフトは、517.3cm-1のピークを有す
る。また、半値幅は、4.96cm-1である。一方、単
結晶シリコンのラマンシフトは、520.7cm-1のピ
ークを有する。また、半値幅は、4.44cm-1であ
る。パルス発振のエキシマレーザを用い結晶化を行った
半導体膜のラマンシフトは、516.3cm-1である。
また、半値幅は、6.16cm-1である。図17の結果
により、本実施例に示した結晶化の手法によって得られ
た半導体膜の結晶性が、パルス発振のエキシマレーザを
用い結晶化を行った半導体膜の結晶性と比べて、単結晶
シリコンに近いことがわかる。
Further, the result of Raman scattering spectroscopy of the semiconductor film (indicated as Improved CG-Silicon in the figure) obtained by the above crystallization method is shown in FIG. 17 by a bold line. Here, for comparison, the results of Raman scattering spectroscopy of single crystal silicon (indicated as ref. (100) Si Wafer in the figure) are shown by thin lines. Also,
After the amorphous silicon film is formed, heat treatment is performed to release hydrogen contained in the semiconductor film, and then the semiconductor film is crystallized using a pulse oscillation excimer laser (in the figure, excimer laser
The result of Raman scattering spectroscopy (denoted as annealing) is shown by the dotted line in FIG. The Raman shift of the semiconductor film obtained by the method of this example has a peak of 517.3 cm −1 . The full width at half maximum is 4.96 cm -1 . On the other hand, the Raman shift of single crystal silicon has a peak of 520.7 cm -1 . The full width at half maximum is 4.44 cm -1 . The Raman shift of the semiconductor film crystallized using a pulsed excimer laser is 516.3 cm −1 .
The full width at half maximum is 6.16 cm -1 . From the results of FIG. 17, the crystallinity of the semiconductor film obtained by the crystallization method shown in this embodiment is higher than that of a semiconductor film crystallized using a pulse oscillation excimer laser as compared with a single crystal. You can see that it is close to silicon.

【0278】本実施例は、実施の形態1〜実施の形態6
及び実施例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 example is the same as the first to sixth embodiments.
Also, it is possible to freely combine with the first to fourth embodiments.

【0279】(実施例7)本実施例では、実施例5に示
した手法によって結晶化した半導体膜を用いてTFTを
作製した例について、図14、図18および図19を用
いて説明する。
(Embodiment 7) In this embodiment, an example of manufacturing a TFT using the semiconductor film crystallized by the method shown in Embodiment 5 will be described with reference to FIGS. 14, 18 and 19.

【0280】なお本実施例では、同一のエッチング処理
によって作製されるゲート電極を有するTFTに注目
し、その作製方法を説明する。この際実施の形態1〜実
施の形態5に示したような、TFTに応じたゲート電極
を作り分け及びドーピング処理についての記述は省略す
る。実際には、本実施例は、実施の形態1〜実施の形態
5等に示した手法と、組み合わせて実施される。
In this example, attention is paid to a TFT having a gate electrode manufactured by the same etching process, and a manufacturing method thereof will be described. At this time, the description of differently forming the gate electrode corresponding to the TFT and the doping process as in the first to fifth embodiments is omitted. In practice, this example is implemented in combination with the methods shown in the first to fifth embodiments.

【0281】本実施例では基板20として、ガラス基板
を用い、ガラス基板上に下地膜21として、プラズマC
VD法により窒化酸化珪素膜(組成比Si=32%、O
=27%、N=24%、H=17%)50nm、酸化窒
化珪素膜(組成比Si=32%、O=59%、N=7
%、H=2%)100nmを積層する。次いで、下地膜
21上に半導体膜22として、プラズマCVD法により
非晶質珪素膜150nmを形成する。そして、500℃
で3時間の熱処理を行って、半導体膜が含有する水素を
放出させる。(図18(A))
In this embodiment, a glass substrate is used as the substrate 20, and plasma C is used as the base film 21 on the glass substrate.
Silicon oxynitride film (composition ratio Si = 32%, O
= 27%, N = 24%, H = 17%) 50 nm, silicon oxynitride film (composition ratio Si = 32%, O = 59%, N = 7)
%, H = 2%) 100 nm. Next, an amorphous silicon film of 150 nm is formed as a semiconductor film 22 on the base film 21 by a plasma CVD method. And 500 ℃
Is heat-treated for 3 hours to release hydrogen contained in the semiconductor film. (Figure 18 (A))

【0282】その後、レーザ光として連続発振のYVO
4レーザの第2高調波(波長532nm、5.5W)を
用い、図14で示した光学系における凸レンズ1103
に対するレーザ光の入射角φを約20°として200μ
m×50μmの楕円状ビーム1106を形成する。前記
楕円状ビーム1106を、50cm/sの速度で相対的
に走査して、半導体膜22に照射する。こうして、半導
体膜23を形成する。(図18(B))
Then, continuous oscillation YVO was used as laser light.
Convex lens 1103 in the optical system shown in FIG. 14 using the second harmonic of four lasers (wavelength 532 nm, 5.5 W).
The incident angle φ of the laser beam with respect to
An elliptical beam 1106 of m × 50 μm is formed. The semiconductor film 22 is irradiated with the elliptical beam 1106 which is relatively scanned at a speed of 50 cm / s. Thus, the semiconductor film 23 is formed. (Fig. 18 (B))

【0283】そして、第1のドーピング処理を行う。こ
れはしきい値を制御するためのチャネルドープである。
材料ガスとしてB26を用い、ガス流量30sccm、
電流密度0.05μA、加速電圧60kV、ドーズ量1×
1014atoms/cm2として行う。こうして、半導体膜24
を形成する。(図18(C))
Then, the first doping process is performed. This is the channel dope for controlling the threshold.
B 2 H 6 was used as the material gas, the gas flow rate was 30 sccm,
Current density 0.05μA, acceleration voltage 60kV, dose 1x
It is performed at 10 14 atoms / cm 2 . Thus, the semiconductor film 24
To form. (Fig. 18 (C))

【0284】続いて、パターニングを行って、半導体膜
24を所望の形状にエッチングする。その後、エッチン
グされた半導体膜25、26を覆うゲート絶縁膜27と
してプラズマCVD法により膜厚115nmの酸化窒化
珪素膜を形成する。次いで、ゲート絶縁膜27上に導電
膜として膜厚30nmのTaN膜28と、膜厚370n
mのW膜29を積層形成する。(図18(D))
Then, patterning is performed to etch the semiconductor film 24 into a desired shape. After that, a silicon oxynitride film having a thickness of 115 nm is formed by a plasma CVD method as the gate insulating film 27 which covers the etched semiconductor films 25 and 26. Then, a TaN film 28 having a film thickness of 30 nm and a film thickness of 370 n are formed on the gate insulating film 27 as a conductive film.
A W film 29 of m is laminated. (Figure 18 (D))

【0285】フォトリソグラフィ法を用いてレジストか
らなるマスク(図示せず)を形成して、W膜、TaN
膜、ゲート絶縁膜をエッチングする。こうして、導電層
30(30a、30b)、31(31a、31b)、ゲ
ート絶縁膜32(32a、32b)を形成する。
A mask (not shown) made of a resist is formed by photolithography, and the W film and TaN are formed.
The film and the gate insulating film are etched. Thus, the conductive layers 30 (30a, 30b), 31 (31a, 31b) and the gate insulating film 32 (32a, 32b) are formed.

【0286】そして、レジストからなるマスクを除去
し、新たにマスク33を形成して第2のドーピング処理
を行い、半導体膜にN型を付与する不純物元素を導入す
る。この場合、導電層30a、31aがN型を付与する
不純物元素に対するマスクとなり、自己整合的に不純物
領域34が形成される。本実施例では第2のド−ピング
処理は、半導体膜の膜厚が150nmと厚いため2条件
に分けて行う。本実施例では、材料ガスとしてフォスフ
ィン(PH3)を用い、ドーズ量を2×1013atoms/cm2
とし、加速電圧を90kVとして行った後、ドーズ量を5
×1014atoms/cm 2とし、加速電圧を10kVとして行
う。(図18(E))
Then, the resist mask is removed.
Then, a new mask 33 is formed and a second doping process is performed.
And introducing an impurity element imparting N-type conductivity into the semiconductor film.
It In this case, the conductive layers 30a and 31a impart N type
It becomes a mask against the impurity element, and the impurities are self-aligned.
Region 34 is formed. In this embodiment, the second doping is performed.
There are two conditions for the treatment, because the semiconductor film is as thick as 150 nm.
Divided into In this embodiment, the material gas is phosphine.
In (PH3), And the dose amount is 2 × 1013atoms / cm2
And the acceleration voltage is 90 kV, and the dose is 5
× 1014atoms / cm 2And set the acceleration voltage to 10 kV.
U (Fig. 18 (E))

【0287】次いで、レジストからなるマスク33を除
去した後、新たにレジストからなるマスク35を形成し
て第3のドーピング処理を行う。第3のドーピング処理
により、Pチャネル型TFTの活性層となる半導体膜に
P型を付与する不純物元素が添加された不純物領域36
を形成する。導電層30b、31bを不純物元素に対す
るマスクとして用い、P型を付与する不純物元素を添加
して自己整合的に不純物領域36を形成する。本実施例
では第3のド−ピング処理においても、半導体膜の膜厚
が150nmと厚いため2条件に分けて行う。本実施例
では、材料ガスとしてジボラン(B26)を用い、ドー
ズ量を2×1013atoms/cm2とし、加速電圧を90kVと
して行った後、ドーズ量を1×1015atoms/cm2とし、
加速電圧を10kVとして行う。(図18(F))
Next, after removing the mask 33 made of resist, a new mask 35 made of resist is formed and a third doping process is performed. By the third doping process, the impurity region 36 in which the impurity element imparting P-type is added to the semiconductor film to be the active layer of the P-channel TFT
To form. The conductive layers 30b and 31b are used as masks for the impurity element, and the impurity element imparting P-type is added to form the impurity region 36 in a self-aligned manner. In the present embodiment, the third doping process is also performed under two conditions because the thickness of the semiconductor film is as thick as 150 nm. In this embodiment, diborane (B 2 H 6 ) is used as the material gas, the dose amount is 2 × 10 13 atoms / cm 2 , the acceleration voltage is 90 kV, and then the dose amount is 1 × 10 15 atoms / cm 2. 2 and
The acceleration voltage is set to 10 kV. (Fig. 18 (F))

【0288】以上までの工程で、それぞれの半導体層に
不純物領域34、36が形成される。
Through the above steps, the impurity regions 34 and 36 are formed in the respective semiconductor layers.

【0289】次いで、レジストからなるマスク35を除
去して、プラズマCVD法により第1の層間絶縁膜37
として膜厚50nmの酸化窒化珪素膜(組成比Si=3
2.8%、O=63.7%、N=3.5%)を形成す
る。
Next, the mask 35 made of resist is removed, and the first interlayer insulating film 37 is formed by the plasma CVD method.
As a silicon oxynitride film having a film thickness of 50 nm (composition ratio Si = 3
2.8%, O = 63.7%, N = 3.5%).

【0290】次いで、熱処理により、半導体層の結晶性
の回復、それぞれの半導体層に添加された不純物元素の
活性化を行う。本実施例ではファーネスアニール炉を用
いた熱アニール法により、窒素雰囲気中にて550度、
4時間の熱処理を行う。(図18(G))
Next, heat treatment is performed to recover the crystallinity of the semiconductor layers and activate the impurity elements added to the respective semiconductor layers. In this embodiment, a thermal annealing method using a furnace annealing furnace is used to perform 550 ° C. in a nitrogen atmosphere.
Heat treatment is performed for 4 hours. (Fig. 18 (G))

【0291】次いで、第1の層間絶縁膜37上に無機絶
縁膜材料または有機絶縁物材料から成る第2の層間絶縁
膜38を形成する。本実施例では、CVD法により膜厚
50nmの窒化珪素膜を形成した後、膜厚400nmの
酸化珪素膜を形成する。そして、熱処理を行うと水素化
処理を行うことができる。本実施例では、ファーネスア
ニール炉を用い、410度で1時間、窒素雰囲気中にて
熱処理を行う。
Next, a second interlayer insulating film 38 made of an inorganic insulating film material or an organic insulating material is formed on the first interlayer insulating film 37. In this embodiment, a silicon nitride film having a thickness of 50 nm is formed by the CVD method, and then a silicon oxide film having a thickness of 400 nm is formed. Then, when heat treatment is performed, hydrogenation treatment can be performed. In this embodiment, a furnace annealing furnace is used to perform heat treatment at 410 ° C. for 1 hour in a nitrogen atmosphere.

【0292】続いて、各不純物領域とそれぞれ電気的に
接続する配線39を形成する。本実施例では、膜厚50
nmのTi膜と、膜厚500nmのAl―Si膜と、膜
厚50nmのTi膜との積層膜をパターニングして形成
する。もちろん、二層構造に限らず、単層構造でもよい
し、三層以上の積層構造にしてもよい。また、配線の材
料としては、AlとTiに限らない。例えば、TaN膜
上にAlやCuを形成し、さらにTi膜を形成した積層
膜をパターニングして配線を形成してもよい。(図18
(H))
Subsequently, a wiring 39 electrically connected to each impurity region is formed. In this embodiment, the film thickness is 50
A Ti film having a thickness of 500 nm, an Al—Si film having a thickness of 500 nm, and a Ti film having a thickness of 50 nm are patterned to form a laminated film. Of course, the structure is not limited to the two-layer structure, and may be a single-layer structure or a laminated structure of three or more layers. The material of the wiring is not limited to Al and Ti. For example, wiring may be formed by forming Al or Cu on the TaN film and then patterning the laminated film on which the Ti film is formed. (Fig. 18
(H))

【0293】以上の様にして、チャネル長6μm、チャ
ネル幅4μmのNチャネル型TFT51とPチャネル型
TFT52が形成する。
As described above, the N-channel TFT 51 and the P-channel TFT 52 having the channel length of 6 μm and the channel width of 4 μm are formed.

【0294】これらの電気的特性を測定した結果を図1
9に示す。Nチャネル型TFT51の電気的特性を図1
9(A)に、Pチャネル型TFT52の電気的特性を図
19(B)に示す。電気的特性の測定条件は、測定点を
それぞれ2点とし、ゲート電圧Vg=―16〜16Vの
範囲で、ドレイン電圧Vd=1V及び5Vとした。ま
た、図19において、ドレイン電流(ID)、ゲート電
流(IG)は実線で、移動度(μFE)は点線で示して
いる。
FIG. 1 shows the results of measurement of these electrical characteristics.
9 shows. FIG. 1 shows the electrical characteristics of the N-channel TFT 51.
The electrical characteristics of the P-channel TFT 52 are shown in FIG. 9 (A) and FIG. 19 (B). The electrical characteristics were measured at two measurement points, the gate voltage Vg = -16 to 16V, and the drain voltage Vd = 1V and 5V. In FIG. 19, the drain current (ID) and the gate current (IG) are shown by solid lines, and the mobility (μFE) is shown by dotted lines.

【0295】本発明を用いて結晶化を行った半導体膜に
は大粒径の結晶粒が形成されているため、前記半導体膜
を用いてTFTを作製すると、そのチャネル形成領域に
含まれる結晶粒界の本数を少なくすることができる。さ
らに、形成された結晶粒は一方向に揃っているため、キ
ャリアが結晶粒界を横切る回数を極端に減らすことがで
きる。そのため、図19に示したように電気的特性の良
いTFTが得られる。特に移動度が、Nチャネル型TF
Tにおいて524cm2/Vs、Pチャネル型TFTに
おいて205cm2/Vsとなることがわかる。このよ
うなTFTを用いて半導体装置を作製すれば、その動作
特性および信頼性をも向上することが可能となる。
Since large-sized crystal grains are formed in the semiconductor film crystallized by using the present invention, when a TFT is manufactured using the semiconductor film, the crystal grains included in the channel formation region are formed. The number of circles can be reduced. Furthermore, since the formed crystal grains are aligned in one direction, the number of times the carriers cross the crystal grain boundaries can be extremely reduced. Therefore, a TFT having good electric characteristics can be obtained as shown in FIG. Especially mobility is N channel TF
It can be seen that T is 524 cm 2 / Vs and P-channel TFT is 205 cm 2 / Vs. When a semiconductor device is manufactured using such a TFT, its operating characteristics and reliability can be improved.

【0296】本実施例は、実施の形態1〜実施の形態6
及び実施例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 example is the same as the first to sixth embodiments.
Also, it is possible to freely combine with the first to fourth embodiments.

【0297】(実施例8)本実施例では、実施例6に示
した手法によって結晶化した半導体膜を用いてTFTを
作製した例について、図14、図20〜図23を用いて
説明する。なお本実施例では、同一のエッチング処理に
よって作製されるゲート電極を有するTFTに注目し、
その作製方法を説明する。この際実施の形態1〜実施の
形態5に示したような、TFTに応じたゲート電極を作
り分け及びドーピング処理についての記述は省略する。
実際には、本実施例は、実施の形態1〜実施の形態5等
に示した手法と、組み合わせて実施される。
(Embodiment 8) In this embodiment, an example in which a TFT is manufactured using the semiconductor film crystallized by the method shown in Embodiment 6 will be described with reference to FIGS. 14 and 20 to 23. In this embodiment, attention is paid to a TFT having a gate electrode manufactured by the same etching process,
The manufacturing method will be described. At this time, the description of differently forming the gate electrode corresponding to the TFT and the doping process as in the first to fifth embodiments is omitted.
In practice, this example is implemented in combination with the methods shown in the first to fifth embodiments.

【0298】半導体膜として非晶質珪素膜を形成するま
での工程は、実施例7と同様である。なお、非晶質珪素
膜は、150nmの厚さで形成した。(図20(A))
The steps up to the formation of the amorphous silicon film as the semiconductor film are the same as in Example 7. The amorphous silicon film was formed to a thickness of 150 nm. (Figure 20 (A))

【0299】その後、特開平7−183540号公報に
記載された方法を利用し、前記半導体膜上にスピンコー
ト法にて酢酸ニッケル水溶液(重量換算濃度5ppm、
体積10ml)を塗布して金属含有層41を形成する。
そして、500℃の窒素雰囲気で1時間、550℃の窒
素雰囲気で12時間の熱処理を行った。こうして半導体
膜42を得た。(図20(B))
Then, using the method described in JP-A-7-183540, a nickel acetate aqueous solution (concentration in terms of weight: 5 ppm,
A volume of 10 ml) is applied to form the metal-containing layer 41.
Then, heat treatment was performed in a nitrogen atmosphere at 500 ° C. for 1 hour and in a nitrogen atmosphere at 550 ° C. for 12 hours. Thus, the semiconductor film 42 was obtained. (Figure 20 (B))

【0300】続いて、レーザアニール法により、半導体
膜42の結晶性の向上を行う。レーザアニール法の条件
は、レーザ光として連続発振のYVO4レーザの第2高
調波(波長532nm、5.5W)を用い、図14で示
した光学系における凸レンズ1103に対するレーザ光
の入射角φを約20°として200μm×50μmの楕
円状ビーム1106を形成する。前記楕円状ビーム11
06を、基板を20cm/sまたは50cm/sの速度
で移動させながら照射して、半導体膜42の結晶性の向
上を行う。こうして半導体膜43を得る。(図20
(C))
Next, the crystallinity of the semiconductor film 42 is improved by the laser annealing method. The conditions of the laser annealing method are that the second harmonic (wavelength 532 nm, 5.5 W) of the continuous wave YVO 4 laser is used as the laser light, and the incident angle φ of the laser light with respect to the convex lens 1103 in the optical system shown in FIG. An elliptical beam 1106 of 200 μm × 50 μm is formed at about 20 °. The elliptical beam 11
06 is irradiated while moving the substrate at a speed of 20 cm / s or 50 cm / s to improve the crystallinity of the semiconductor film 42. Thus, the semiconductor film 43 is obtained. (Fig. 20
(C))

【0301】図20(C)の半導体膜の結晶化の後の工
程は、実施例7において示した図18(C)〜図18
(H)の工程と同様である。こうして、チャネル長6μ
m、チャネル幅4μmのNチャネル型TFT51とPチ
ャネル型TFT52が形成される。これらの電気的特性
を測定した。
The steps after crystallization of the semiconductor film of FIG. 20C are shown in FIG. 18C to FIG.
This is the same as the step (H). Thus, the channel length is 6μ
An n-channel TFT 51 and a p-channel TFT 52 having a width of m and a channel width of 4 μm are formed. These electrical characteristics were measured.

【0302】上記工程によって作製したTFTの電気的
特性を、図21、図22、図23に示す。図21(A)
及び図21(B)に、図20(C)のレーザアニール工
程において、基板の速度を20cm/sで移動させて作
製したTFTの電気的特性を示す。図21(A)に、N
チャネル型TFT51の電気的特性を示す。また図21
(B)に、Pチャネル型TFT52の電気的特性を示
す。また、図22(A)及び図22(B)に、図20
(C)のレーザアニール工程において、基板の速度を5
0cm/sで移動させて作製したTFTの電気的特性を
示す。図22(A)に、Nチャネル型TFT51の電気
的特性を示す。また図22(B)に、Pチャネル型TF
T52の電気的特性を示す。なお、電気的特性の測定条
件は、ゲート電圧Vg=―16〜16Vの範囲で、ドレ
イン電圧Vd=1V及び5Vとした。また、図21、図
22において、ドレイン電流(ID)、ゲート電流(I
G)は実線で、移動度(μFE)は点線で示している。
The electrical characteristics of the TFT manufactured by the above process are shown in FIGS. 21, 22 and 23. FIG. 21 (A)
Further, FIG. 21B shows electric characteristics of a TFT manufactured by moving the substrate at a speed of 20 cm / s in the laser annealing step of FIG. In FIG. 21 (A), N
The electrical characteristics of the channel TFT 51 are shown. Also in FIG.
(B) shows the electrical characteristics of the P-channel TFT 52. In addition, in FIG. 22A and FIG.
In the laser annealing step of (C), the substrate speed is set to 5
The electrical characteristics of the TFT manufactured by moving at 0 cm / s are shown. FIG. 22A shows the electrical characteristics of the N-channel TFT 51. In addition, in FIG. 22B, a P-channel TF
The electrical characteristics of T52 are shown. The electrical characteristics were measured under the conditions of gate voltage Vg = −16 to 16V and drain voltage Vd = 1V and 5V. 21 and 22, the drain current (ID) and the gate current (I
G) is a solid line, and mobility (μFE) is a dotted line.

【0303】本発明を用いて結晶化を行った半導体膜に
は大粒径の結晶粒が形成されているため、前記半導体膜
を用いてTFTを作製すると、そのチャネル形成領域に
含まれる結晶粒界の本数を少なくすることができる。さ
らに、形成された結晶粒は一方向に揃っており、レーザ
光の相対的な走査方向に対して交差する方向に形成され
る粒界が少ないため、キャリアが結晶粒界を横切る回数
を極端に減らすことができる。
Since large-sized crystal grains are formed in the semiconductor film crystallized by using the present invention, when a TFT is manufactured using the semiconductor film, the crystal grains included in the channel formation region are formed. The number of circles can be reduced. Furthermore, since the formed crystal grains are aligned in one direction and few grain boundaries are formed in a direction intersecting the relative scanning direction of the laser light, the number of times carriers cross the crystal grain boundaries is extremely small. Can be reduced.

【0304】そのため、図21及び図22に示したよう
に電気的特性の良いTFTが得られる。特に移動度が、
図21ではNチャネル型TFTにおいて510cm2
Vs、Pチャネル型TFTにおいて200cm2/V
s、また、図22ではNチャネル型TFTにおいて59
5cm2/Vs、Pチャネル型TFTにおいて199c
2/Vsと非常に優れていることがわかる。そして、
このようなTFTを用いて半導体装置を作製すれば、そ
の動作特性および信頼性をも向上することが可能とな
る。
Therefore, a TFT having good electric characteristics can be obtained as shown in FIGS. Especially mobility
In FIG. 21, in an N-channel TFT, 510 cm 2 /
200 cm 2 / V for Vs and P-channel TFT
22 and 59 in the N-channel TFT in FIG.
5 cm 2 / Vs, 199c in P-channel TFT
It can be seen that it is very excellent at m 2 / Vs. And
When a semiconductor device is manufactured using such a TFT, its operating characteristics and reliability can be improved.

【0305】また、図23に、図22(C)のレーザア
ニール工程において、基板の速度を50cm/sで移動
させて作製したTFTの電気的特性を示す。図23
(A)に、Nチャネル型TFT51の電気的特性を示
す。また図23(B)に、Pチャネル型TFT52の電
気的特性を示す。
FIG. 23 shows electric characteristics of a TFT manufactured by moving the substrate at a speed of 50 cm / s in the laser annealing step of FIG. FIG. 23
(A) shows the electrical characteristics of the N-channel TFT 51. 23B shows the electrical characteristics of the P-channel TFT 52.

【0306】なお、電気的特性の測定条件は、ゲート電
圧Vg=―16〜16Vの範囲で、ドレイン電圧Vd=
0.1V及び5Vとした。
The electrical characteristics are measured under the conditions of gate voltage Vg = -16 to 16V and drain voltage Vd =
It was set to 0.1V and 5V.

【0307】図23に示したように電気的特性の良いT
FTが得られる。特に移動度が、図23(A)に示した
Nチャネル型TFTにおいて657cm2/Vs、図2
3(B)に示したPチャネル型TFTにおいて219c
2/Vsと非常に優れていることがわかる。そして、
このようなTFTを用いて半導体装置を作製すれば、そ
の動作特性および信頼性をも向上することが可能とな
る。
As shown in FIG. 23, T having good electrical characteristics
FT is obtained. In particular, the mobility is 657 cm 2 / Vs in the N-channel TFT shown in FIG.
219c in the P-channel TFT shown in FIG.
It can be seen that it is very excellent at m 2 / Vs. And
When a semiconductor device is manufactured using such a TFT, its operating characteristics and reliability can be improved.

【0308】本実施例は、実施の形態1〜実施の形態6
及び実施例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 is the first to sixth embodiments.
Also, it is possible to freely combine with the first to fourth embodiments.

【0309】(実施例9)本実施例では、本発明を用い
て作製される表示システムの例について図28を用いて
説明する。
(Embodiment 9) In this embodiment, an example of a display system manufactured by using the present invention will be described with reference to FIGS.

【0310】ここで、表示システムとは、表示装置やC
PU部が形成された基板に、FPC等によって外付けさ
れる回路も含めたものとする。表示装置及びCPUの作
製方法は、実施の形態1〜実施の形態6、実施例1〜実
施例8を用いる。表示システムの構成例を図28に示
す。
Here, the display system is a display device or C
It is assumed that the board on which the PU portion is formed also includes a circuit externally attached by an FPC or the like. As a method for manufacturing the display device and the CPU, Embodiment Modes 1 to 6 and Example 1 to Example 8 are used. FIG. 28 shows a configuration example of the display system.

【0311】基板500上には、図5や図27で示した
ような構成の回路が形成されている。ここでは、図27
に示した構成の回路を用いた例を示す。表示システム7
00では、FPC710によって基板500と、電源回
路701、クロック発振回路702、VRAM703、
ROM704、WRAM705とが電気的に接続されて
いる。ここで電源回路701は、表示システム700に
入力される電源を、基板500に形成された回路用の電
源に変換する回路である。クロック発振回路702は、
基板500に形成された回路にクロック信号等の制御信
号を入力する回路である。VRAM703は、GPU5
07に入力される形式の映像信号を記憶するための回路
である。ROM704は、CPU507を制御するため
の情報や表示システム700に入力された映像信号が記
憶された回路である。WRAM705は、CPU507
が処理を行うための作業領域である。
A circuit having the structure shown in FIG. 5 or FIG. 27 is formed on the substrate 500. Here, FIG.
An example using the circuit having the configuration shown in FIG. Display system 7
00, the FPC 710 causes the substrate 500, the power supply circuit 701, the clock oscillation circuit 702, the VRAM 703,
The ROM 704 and the WRAM 705 are electrically connected. Here, the power supply circuit 701 is a circuit that converts power supplied to the display system 700 into power for the circuit formed on the substrate 500. The clock oscillator circuit 702 is
This is a circuit for inputting a control signal such as a clock signal to a circuit formed on the substrate 500. The VRAM 703 is the GPU 5
This is a circuit for storing the video signal of the format input to 07. The ROM 704 is a circuit in which information for controlling the CPU 507 and a video signal input to the display system 700 are stored. The WRAM 705 is the CPU 507.
Is a work area for processing.

【0312】なお、基板500上に設けられたSRAM
504と、FPC710によって接続されたWRAM7
05とはどちらも、CPU507の作業領域として機能
するため、どちらか一方を省略することも可能である。
例えば、CPU507からのアクセスは多いが比較的少
ない記憶容量でよい場合は、SRAM504を用いるの
が好ましく、逆に、大きな記憶容量が求められるがCP
U507からのアクセスは比較的少ない場合は、WRA
M705を用いるのが好ましい。
The SRAM provided on the substrate 500
504 and WRAM7 connected by FPC710
Since both 05 function as a work area of the CPU 507, either one can be omitted.
For example, if the CPU 507 is frequently accessed but a relatively small storage capacity is required, it is preferable to use the SRAM 504, and conversely, a large storage capacity is required, but CP
If access from U507 is relatively low, WRA
It is preferable to use M705.

【0313】(実施例10)本実施例では、本発明を用
いて作製される電子機器の例について図13を用いて説
明する。
(Embodiment 10) In this embodiment, examples of electronic devices manufactured by using the present invention will be described with reference to FIGS.

【0314】本発明を用いて作製した電子機器として、
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Digital Versatile Disc(D
VD)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。それらの
電子機器の具体例を図13に示す。
As an electronic device manufactured by using the present invention,
Video cameras, digital cameras, goggle-type displays (head-mounted displays), navigation systems, sound reproduction devices (car audio systems, audio components, etc.), notebook personal computers, game devices, personal digital assistants (mobile computers, mobile phones,
An image reproducing device provided with a recording medium such as a portable game machine or an electronic book (specifically, Digital Versatile Disc (D)
VD) and other recording media are reproduced, and a device equipped with a display capable of displaying the image) is included. Specific examples of these electronic devices are shown in FIGS.

【0315】図13(A)は表示装置であり、筐体14
01、支持台1402、表示部1403を含む。本発明
は表示部1403を構成する表示装置に適用が可能であ
る。本発明を用いることによって、表示装置の小型・軽
量化を実現できる。
FIG. 13A shows a display device, which is a housing 14
01, a support base 1402, and a display unit 1403. The present invention can be applied to the display device that constitutes the display portion 1403. By using the present invention, reduction in size and weight of a display device can be realized.

【0316】図13(B)はビデオカメラであり、本体
1411、表示部1412、音声入力1413、操作ス
イッチ1414、バッテリー1415、受像部1416
などによって構成されている。本発明は表示部1412
を構成する表示装置に適用が可能である。本発明を用い
ることによって、ビデオカメラの小型・軽量化を実現で
きる。
FIG. 13B shows a video camera, which includes a main body 1411, a display portion 1412, a voice input 1413, operation switches 1414, a battery 1415, and an image receiving portion 1416.
Etc. The present invention has a display portion 1412.
It can be applied to the display device constituting the. By using the present invention, the size and weight of the video camera can be reduced.

【0317】図13(C)はノート型のパーソナルコン
ピュータであり、本体1421、筐体1422、表示部
1423、キーボード1424などによって構成されて
いる。本発明は表示部1423を構成する表示装置に適
用が可能である。本発明を用いることによって、パーソ
ナルコンピュータの小型・軽量化を実現できる。
FIG. 13C shows a laptop personal computer, which is composed of a main body 1421, a housing 1422, a display portion 1423, a keyboard 1424, and the like. The present invention can be applied to a display device that constitutes the display portion 1423. By using the present invention, downsizing and weight saving of a personal computer can be realized.

【0318】図13(D)は携帯情報端末であり、本体
1431、スタイラス1432、表示部1433、操作
ボタン1434、外部インターフェイス1435などに
よって構成されている。本発明は表示部1433を構成
する表示装置に適用が可能である。本発明を用いること
によって、携帯情報端末の小型・軽量化を実現できる。
FIG. 13D shows a portable information terminal which includes a main body 1431, a stylus 1432, a display portion 1433, operation buttons 1434, an external interface 1435, and the like. The present invention can be applied to a display device that constitutes the display unit 1433. By using the present invention, it is possible to reduce the size and weight of the portable information terminal.

【0319】図13(E)は音響再生装置、具体的には
車載用のオーディオ装置であり、本体1441、表示部
1442、操作スイッチ1443、1444などによっ
て構成されている。本発明は表示部1442を構成する
表示装置に適用が可能である。また、今回は車載用オー
ディオ装置を例に上げたが、携帯型もしくは家庭用オー
ディオ装置に用いてもよい。本発明を用いることによっ
て、音響再生装置の小型・軽量化を実現できる。
FIG. 13E shows a sound reproducing device, specifically, a vehicle-mounted audio device, which is composed of a main body 1441, a display portion 1442, operation switches 1443 and 1444 and the like. The present invention can be applied to a display device that constitutes the display unit 1442. Further, although the vehicle-mounted audio device is taken as an example this time, it may be used as a portable or home audio device. By using the present invention, it is possible to reduce the size and weight of the sound reproducing device.

【0320】図13(F)はデジタルカメラであり、本
体1451、表示部(A)1452、接眼部1453、
操作スイッチ1454、表示部(B)1455、バッテ
リー1456などによって構成されている。本発明は表
示部(A)1452および表示部(B)1455を構成
する表示装置に適用が可能である。本発明を用いること
によって、デジタルカメラの小型・軽量化を実現でき
る。
FIG. 13F shows a digital camera including a main body 1451, a display portion (A) 1452, an eyepiece portion 1453,
The operation switch 1454, the display portion (B) 1455, the battery 1456, and the like are included. The present invention can be applied to a display device that forms the display portion (A) 1452 and the display portion (B) 1455. By using the present invention, it is possible to reduce the size and weight of a digital camera.

【0321】図13(G)は携帯電話であり、本体14
61、音声出力部1462、音声入力部1463、表示
部1464、操作スイッチ1465、アンテナ1466
などによって構成されている。本発明は表示部1464
を構成する表示装置に適用が可能である。本発明を用い
ることによって、携帯電話の小型・軽量化を実現でき
る。
FIG. 13G shows a mobile phone, which has a main body 14
61, voice output unit 1462, voice input unit 1463, display unit 1464, operation switch 1465, antenna 1466.
Etc. The present invention has a display portion 1464.
It can be applied to the display device constituting the. By using the present invention, the size and weight of a mobile phone can be reduced.

【0322】これらの電子機器に使われる表示装置はガ
ラス基板だけでなく耐熱性のプラスチック基板を用いる
こともできる。それによってよりいっそうの軽量化を図
ることができる。
For the display device used in these electronic devices, not only a glass substrate but also a heat-resistant plastic substrate can be used. Thereby, the weight can be further reduced.

【0323】本発明は、上記電子機器に限定されず、実
施の形態1〜実施の形態6及び実施例1〜実施例8で示
した作製方法によって作製される半導体装置を用いた、
様々な電子機器とすることができる。
The present invention is not limited to the above electronic equipment, and uses the semiconductor device manufactured by the manufacturing method shown in Embodiment Modes 1 to 6 and Examples 1 to 8.
It can be various electronic devices.

【0324】[0324]

【発明の効果】要求される特性の異なるTFT毎に、ゲ
ートメタルを部分的にエッチングし、ゲート電極を作製
する。つまり、要求される特性の異なるTFT毎に、レ
ジストを露光してレジストマスクを作製し、ゲートメタ
ルのエッチングを行う。この際、各TFTのゲート電極
作製工程は、要求される特性に合わせて最適化された条
件で行う。こうして、同一基板上に、それぞれが異なる
特性を有する、または、デザインルールが異なる、複数
のTFTを作り分けることが可能な、半導体装置の作製
方法を提供することができる。
The gate metal is partially etched for each TFT having different required characteristics to form a gate electrode. That is, the resist is exposed for each TFT having different required characteristics to form a resist mask, and the gate metal is etched. At this time, the gate electrode manufacturing process of each TFT is performed under conditions optimized according to the required characteristics. In this way, it is possible to provide a method for manufacturing a semiconductor device in which a plurality of TFTs having different characteristics or different design rules can be separately manufactured on the same substrate.

【0325】そのため、同一基板上に、様々な機能を有
する回路を作製することが可能である。こうして、従来
ICチップ等で外付けされていたような回路も同一基板
上に作製し、装置を小型・軽量化することができる。ま
た、より少ないマスク枚数で、異なる特性を有する、複
数のTFTを作り分けることが可能であるため、工程数
を増加を低減し、コストを低く抑えることができる。
Therefore, circuits having various functions can be manufactured on the same substrate. In this way, it is possible to fabricate a circuit, which has been conventionally mounted externally with an IC chip or the like, on the same substrate, and to reduce the size and weight of the device. In addition, since it is possible to separately manufacture a plurality of TFTs having different characteristics with a smaller number of masks, it is possible to reduce the number of steps and the cost.

【0326】[0326]

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

【図1】 本発明の半導体装置の作製方法を示すブロッ
ク図。
FIG. 1 is a block diagram illustrating a method for manufacturing a semiconductor device of the present invention.

【図2】 本発明の半導体装置の作製方法を示す図。2A to 2D are diagrams showing a method for manufacturing a semiconductor device of the present invention.

【図3】 本発明の半導体装置の作製方法を示す図。3A to 3D are diagrams illustrating a method for manufacturing a semiconductor device of the present invention.

【図4】 本発明の半導体装置の作製方法を示す図。4A to 4C are diagrams showing a method for manufacturing a semiconductor device of the present invention.

【図5】 本発明の半導体装置の上面図。FIG. 5 is a top view of a semiconductor device of the present invention.

【図6】 本発明の液晶表示装置等を有する半導体装置
の作製方法を示す図。
6A to 6C are diagrams showing a method for manufacturing a semiconductor device having a liquid crystal display device or the like of the present invention.

【図7】 本発明のOLED表示装置等を有する半導体
装置の作製方法を示す図。
7A to 7C are diagrams showing a method for manufacturing a semiconductor device having an OLED display device or the like of the present invention.

【図8】 本発明のOLED表示装置等を有する半導体
装置の作製方法を示す図。
FIG. 8 is a diagram showing a method for manufacturing a semiconductor device having an OLED display device of the present invention.

【図9】 従来の半導体装置の作製方法を示す図。9A to 9C are diagrams showing a conventional method for manufacturing a semiconductor device.

【図10】 本発明の半導体装置の作製方法を示す図。10A to 10C are diagrams illustrating a method for manufacturing a semiconductor device of the present invention.

【図11】 本発明の半導体装置の作製方法を示す図。FIG. 11 is a diagram showing a method for manufacturing a semiconductor device of the present invention.

【図12】 液晶表示装置の画素部の構造を示す回路
図。
FIG. 12 is a circuit diagram showing a structure of a pixel portion of a liquid crystal display device.

【図13】 本発明の電子機器を示す図。FIG. 13 is a diagram showing an electronic device of the invention.

【図14】 レーザアニ−ルに用いる光学系の模式図。FIG. 14 is a schematic diagram of an optical system used for laser annealing.

【図15】 本発明の半導体装置の作製方法によって形
成されたTFTの半導体薄膜のSEM観察像。
FIG. 15 is an SEM observation image of a semiconductor thin film of a TFT formed by the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention.

【図16】 本発明の半導体装置の作製方法によって形
成されたTFTの半導体薄膜のSEM観察像。
FIG. 16 is an SEM observation image of a semiconductor thin film of a TFT formed by the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention.

【図17】 本発明の半導体装置の作製方法によって形
成されたTFTの半導体活性層の特性を示すグラフ。
FIG. 17 is a graph showing characteristics of a semiconductor active layer of a TFT formed by the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention.

【図18】 本発明の半導体装置の作製方法を示す図。FIG. 18 is a diagram showing a method for manufacturing a semiconductor device of the present invention.

【図19】 本発明の半導体装置の作製方法によって形
成されたTFTの電気的特性を示す図。
FIG. 19 is a diagram showing electrical characteristics of a TFT formed by a method for manufacturing a semiconductor device of the present invention.

【図20】 本発明の半導体装置の作製方法を示す図。20A to 20C are diagrams illustrating a method for manufacturing a semiconductor device of the present invention.

【図21】 本発明の半導体装置の作製方法によって形
成されたTFTの電気的特性を示す図。
FIG. 21 is a diagram showing electrical characteristics of a TFT formed by a method for manufacturing a semiconductor device of the present invention.

【図22】 本発明の半導体装置の作製方法によって形
成されたTFTの電気的特性を示す図。
FIG. 22 is a diagram showing electrical characteristics of a TFT formed by a method for manufacturing a semiconductor device of the present invention.

【図23】 本発明の半導体装置の作製方法によって形
成されたTFTの電気的特性を示す図。
FIG. 23 is a diagram showing electric characteristics of a TFT formed by a method for manufacturing a semiconductor device of the present invention.

【図24】 本発明の半導体装置の作製方法によって形
成された配線の形状を示す図。
FIG. 24 is a diagram showing a shape of a wiring formed by a method for manufacturing a semiconductor device of the present invention.

【図25】 図4(C)に続く本発明の半導体装置の作
製方法を示す図。
25A to 25C are diagrams showing a method for manufacturing a semiconductor device of the present invention, which follows FIG. 4C.

【図26】 図4(C)に続く本発明の半導体装置の作
製方法を示す図。
26A to 26C are diagrams showing a method for manufacturing a semiconductor device of the present invention, which follows FIG. 4C.

【図27】 本発明の半導体装置の上面図。FIG. 27 is a top view of the semiconductor device of the invention.

【図28】 本発明の半導体装置を用いた表示システム
を示す図。
FIG. 28 is a diagram showing a display system using a semiconductor device of the present invention.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H01L 29/78 617J Fターム(参考) 2H092 JA25 JA38 KA17 KB03 KB22 KB24 KB25 MA08 MA16 MA17 MA27 NA21 5F052 AA02 AA11 AA17 AA24 BA02 BA07 BB02 BB05 BB07 DA02 DA03 DB02 DB03 DB07 EA12 EA15 EA16 FA06 JA01 JA03 JA04 5F110 AA30 BB02 BB03 BB04 BB07 CC02 DD01 DD02 DD03 DD05 DD13 DD14 DD15 DD17 EE01 EE02 EE03 EE04 EE06 EE09 EE14 EE22 EE23 EE28 EE30 EE32 EE44 EE45 FF02 FF04 FF09 FF28 FF30 FF36 GG01 GG02 GG13 GG25 GG28 GG29 GG32 GG43 GG45 GG47 HJ01 HJ04 HJ12 HJ13 HJ23 HL01 HL02 HL03 HL04 HL06 HL07 HL11 HL12 HL23 HM14 HM15 NN03 NN04 NN22 NN23 NN24 NN27 NN34 NN35 NN36 NN71 NN78 PP01 PP02 PP03 PP04 PP05 PP06 PP10 PP24 PP29 PP34 PP35 PP38 QQ02 QQ04 QQ09 QQ10 QQ11 QQ19 QQ23 QQ24 QQ25 QQ28 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (51) Int.Cl. 7 Identification code FI theme code (reference) H01L 29/78 617J F term (reference) 2H092 JA25 JA38 KA17 KB03 KB22 KB24 KB25 MA08 MA16 MA17 MA27 NA21 5F052 AA02 AA11 AA17 AA24 BA02 BA07 BB02 BB05 BB07 DA02 DA03 DB02 DB03 DB07 EA12 EA15 EA16 FA06 JA01 JA03 JA04 5F110 AA30 BB02 BB03 BB04 BB07 CC02 DD01 DD02 DD03 DD05 DD13 DD14 DD15 DD17 EE01 EE02 EE03 EE04 EE06 EE09 EE14 EE22 EE23 EE28 EE30 EE32 EE44 EE45 FF02 FF04 FF09 FF28 FF30 FF36 GG01 GG02 GG13 GG25 GG28 GG29 GG32. PP35 PP38 QQ02 QQ04 QQ09 QQ10 QQ11 QQ19 QQ23 QQ24 QQ25 QQ28

Claims (17)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】同一の導電層によってゲート電極が形成さ
れる、第1のTFTと第2のTFTとを有する半導体装
置の作製方法であって、 第1の露光手段によって第1のレジストマスクを形成す
る第1の工程と、 前記第1のレジストマスクを用いて、前記導電層の第1
の領域をエッチングし、前記第1のTFTのゲート電極
を形成する第2の工程と、 前記第2の工程の後、第2の露光手段によって第2のレ
ジストマスクを形成する第3の工程と、 前記第2のレジストマスクを用いて、前記第1の領域と
は異なる前記導電層の第2の領域をエッチングし、前記
第2のTFTのゲート電極を形成する第4の工程とを有
し、 前記第2の工程において、テーパー状の端部を有するゲ
ート電極を作製し、 前記第4の工程において、垂直な端部を有するゲート電
極を作製することを特徴とする半導体装置の作製方法。
1. A method of manufacturing a semiconductor device having a first TFT and a second TFT in which a gate electrode is formed of the same conductive layer, wherein a first resist mask is formed by a first exposure means. A first step of forming, and a first step of forming the conductive layer by using the first resist mask.
A second step of forming a gate electrode of the first TFT by etching the area of the first TFT, and a third step of forming a second resist mask by a second exposure means after the second step. And a fourth step of forming a gate electrode of the second TFT by etching a second region of the conductive layer, which is different from the first region, using the second resist mask. In the second step, a gate electrode having tapered ends is manufactured, and in the fourth step, a gate electrode having vertical ends is manufactured.
【請求項2】請求項1において、 前記第1の露光手段と前記第2の露光手段では、解像度
が異なることを特徴とする半導体装置の作製方法。
2. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the first exposure means and the second exposure means have different resolutions.
【請求項3】同一の導電層によってゲート電極が形成さ
れる、第1のTFTと第2のTFTとを有する半導体装
置の作製方法であって、 第1の露光手段によって第1のレジストマスクを形成す
る第1の工程と、 前記第1のレジストマスクを用いて、前記導電層の第1
の領域をエッチングし、前記第1のTFTのゲート電極
を形成する第2の工程と、 前記第2の工程の後、第2の露光手段によって第2のレ
ジストマスクを形成する第3の工程と、 前記第2のレジストマスクを用いて、前記第1の領域と
は異なる前記導電層の第2の領域をエッチングし、前記
第2のTFTのゲート電極を形成する第4の工程とを有
し、 前記第1の露光手段と前記第2の露光手段では、解像度
が異なることを特徴とする半導体装置の作製方法。
3. A method of manufacturing a semiconductor device having a first TFT and a second TFT in which a gate electrode is formed of the same conductive layer, wherein a first resist mask is formed by a first exposure means. A first step of forming, and a first step of forming the conductive layer by using the first resist mask.
A second step of forming a gate electrode of the first TFT by etching the area of the first TFT, and a third step of forming a second resist mask by a second exposure means after the second step. And a fourth step of forming a gate electrode of the second TFT by etching a second region of the conductive layer, which is different from the first region, using the second resist mask. A method of manufacturing a semiconductor device, wherein the first exposure unit and the second exposure unit have different resolutions.
【請求項4】請求項2または請求項3において、 前記第1の露光手段と前記第2の露光手段の一方は、等
倍投影露光装置を用い、もう一方は、縮小投影露光装置
を用いることを特徴とする半導体装置の作製方法。
4. The method according to claim 2 or 3, wherein one of the first exposure unit and the second exposure unit uses an equal-magnification projection exposure apparatus, and the other uses a reduction projection exposure apparatus. A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
【請求項5】請求項2乃至請求項4のいずれか一項にお
いて、 前記第1の露光手段と前記第2の露光手段では、露光に
用いる光の波長が異なることを特徴とする半導体装置の
作製方法。
5. The semiconductor device according to claim 2, wherein the first exposure unit and the second exposure unit have different wavelengths of light used for exposure. Manufacturing method.
【請求項6】請求項1乃至請求項5のいずれか一項にお
いて、 前記第1のレジストマスクは、前記導電層の第2の領域
を覆い、 前記第2のレジストマスクは、前記第1のTFTのゲー
ト電極を覆っていることを特徴とする半導体装置の作製
方法。
6. The method according to claim 1, wherein the first resist mask covers a second region of the conductive layer, and the second resist mask is the first resist mask. A method for manufacturing a semiconductor device, which covers a gate electrode of a TFT.
【請求項7】同一の導電層によってゲート電極が形成さ
れる、第1のTFTと第2のTFTとを有する半導体装
置の作製方法であって、 第1の露光手段によって第1のレジストマスクを形成す
る第1の工程と、 前記第1のレジストマスクを用いて、前記導電層の第1
の領域をエッチングし、前記第1のTFTのゲート電極
を形成する第2の工程と、 前記第2の工程の後、前記第1のTFTの半導体活性層
に、第1の不純物元素をドーピングする第3の工程と、 前記第3の工程の後、第2の露光手段によって第2のレ
ジストマスクを形成する第4の工程と、 前記第2のレジストマスクを用いて、前記第1の領域と
は異なる前記導電層の第2の領域をエッチングし、前記
第2のTFTのゲート電極を形成する第5の工程と、 前記第5の工程の後、前記第2のTFTの半導体活性層
に、第2の不純物元素をドーピングする第6の工程とを
有することを特徴とする半導体装置の作製方法。
7. A method of manufacturing a semiconductor device having a first TFT and a second TFT, in which a gate electrode is formed of the same conductive layer, wherein a first resist mask is formed by a first exposure means. A first step of forming, and a first step of forming the conductive layer by using the first resist mask.
The second step of forming the gate electrode of the first TFT by etching the region of the first TFT, and after the second step, the semiconductor active layer of the first TFT is doped with the first impurity element. A third step, a fourth step of forming a second resist mask by a second exposure unit after the third step, and a step of forming the first region using the second resist mask. Etching a second region of the different conductive layer to form a gate electrode of the second TFT, and after the fifth step, on the semiconductor active layer of the second TFT, A sixth step of doping with a second impurity element, and a method for manufacturing a semiconductor device.
【請求項8】同一の導電層によってゲート電極が形成さ
れる、第1のTFTと第2のTFTとを有する半導体装
置の作製方法であって、 第1の露光手段によって第1のレジストマスクを形成す
る第1の工程と、 前記第1のレジストマスクを用いて、前記導電層の第1
の領域をエッチングし、前記第1のTFTのゲート電極
を形成する第2の工程と、 前記第2の工程の後、前記第1のTFTの半導体活性層
に、第1の不純物元素をドーピングする第3の工程と、 前記第3の工程の後、第2の露光手段によって第2のレ
ジストマスクを形成する第4の工程と、 前記第2のレジストマスクを用いて、前記第1の領域と
は異なる前記導電層の第2の領域をエッチングし、前記
第2のTFTのゲート電極を形成する第5の工程と、 前記第5の工程の後、前記第2のTFTの半導体活性層
に、第2の不純物元素をドーピングする第6の工程と、 前記第6の工程の後、前記第1のTFTの半導体活性層
及び前記第2のTFTの半導体活性層に、第3の不純物
元素をドーピングする第7の工程とを有することを特徴
とする半導体装置の作製方法。
8. A method of manufacturing a semiconductor device having a first TFT and a second TFT, in which a gate electrode is formed of the same conductive layer, wherein a first resist mask is formed by a first exposure means. A first step of forming, and a first step of forming the conductive layer by using the first resist mask.
The second step of forming the gate electrode of the first TFT by etching the region of the first TFT, and after the second step, the semiconductor active layer of the first TFT is doped with the first impurity element. A third step, a fourth step of forming a second resist mask by a second exposure unit after the third step, and a step of forming the first region using the second resist mask. Etching a second region of the different conductive layer to form a gate electrode of the second TFT, and after the fifth step, on the semiconductor active layer of the second TFT, A sixth step of doping a second impurity element; and, after the sixth step, doping a third impurity element into the semiconductor active layer of the first TFT and the semiconductor active layer of the second TFT. And a seventh step of A method for manufacturing a semiconductor device.
【請求項9】同一の導電層によってゲート電極が形成さ
れる、第1のTFTと第2のTFTとを有する半導体装
置の作製方法であって、 第1の露光手段によって第1のレジストマスクを形成す
る第1の工程と、 前記第1のレジストマスクを用いて、前記導電層の第1
の領域をエッチングし、前記第1のTFTのゲート電極
を形成する第2の工程と、 前記第2の工程の後、第2の露光手段によって第2のレ
ジストマスクを形成する第3の工程と、 前記第2のレジストマスクを用いて、前記第1の領域と
は異なる前記導電層の第2の領域をエッチングし、前記
第2のTFTのゲート電極を形成する第4の工程と、 前記第4の工程の後、前記第1のTFTの半導体活性層
及び前記第2のTFTの半導体活性層に、不純物元素を
ドーピングする第5の工程とを有することを特徴とする
半導体装置の作製方法。
9. A method of manufacturing a semiconductor device having a first TFT and a second TFT, in which a gate electrode is formed of the same conductive layer, wherein a first resist mask is formed by a first exposure means. A first step of forming, and a first step of forming the conductive layer by using the first resist mask.
A second step of forming a gate electrode of the first TFT by etching the area of the first TFT, and a third step of forming a second resist mask by a second exposure means after the second step. A fourth step of etching a second region of the conductive layer different from the first region using the second resist mask to form a gate electrode of the second TFT; After the step of 4, there is a fifth step of doping an impurity element into the semiconductor active layer of the first TFT and the semiconductor active layer of the second TFT.
【請求項10】請求項7乃至請求項9のいずれか一項に
おいて、 前記第2の工程は、 前記導電層の第1の領域をエッチングし、第1の形状の
導電層を形成する第8の工程と、 前記第8の工程の後、前記第1のTFTの半導体活性層
に、第4の不純物元素をドーピングする第9の工程と、 前記第9の工程の後、前記第1の形状の導電層をエッチ
ングして、前記第1のTFTのゲート電極を作製する第
10の工程とを有することを特徴とする半導体装置の作
製方法。
10. The method according to claim 7, wherein in the second step, the first region of the conductive layer is etched to form a conductive layer having a first shape. And a ninth step of doping the semiconductor active layer of the first TFT with a fourth impurity element after the eighth step, and the first shape after the ninth step. And a tenth step of manufacturing the gate electrode of the first TFT by etching the conductive layer of.
【請求項11】請求項7乃至請求項9のいずれか一項に
おいて、 前記第2の工程は、 前記導電層の第1の領域をエッチングし、第1の形状の
導電層を形成する第8の工程と、 前記第8の工程の後、前記第1のTFTの半導体活性層
に、第4の不純物元素をドーピングする第9の工程と、 前記第1の形状の導電層をエッチングして、第2の形状
の導電層を形成する第10の工程と、 前記第10の工程の後、前記第1のTFTの半導体活性
層に、第5の不純物元素をドーピングする第11の工程
と、 前記第11の工程の後、前記第2の形状の導電層をエッ
チングして、前記第1のTFTのゲート電極を作製する
第12の工程とを有することを特徴とする半導体装置の
作製方法。
11. The eighth process according to claim 7, wherein in the second step, the first region of the conductive layer is etched to form a conductive layer having a first shape. And a ninth step of doping the semiconductor active layer of the first TFT with a fourth impurity element after the eighth step, and etching the conductive layer having the first shape, A tenth step of forming a conductive layer having a second shape; an eleventh step of doping the semiconductor active layer of the first TFT with a fifth impurity element after the tenth step; After the eleventh step, a twelfth step of etching the second-shaped conductive layer to form a gate electrode of the first TFT, the method for manufacturing a semiconductor device.
【請求項12】請求項7乃至請求項11のいずれか一項
において、 前記第1のレジストマスクは、前記導電層の第2の領域
を覆い、 前記第2のレジストマスクは、前記第1のTFTのゲー
ト電極を覆っていることを特徴とする半導体装置の作製
方法。
12. The method according to claim 7, wherein the first resist mask covers the second region of the conductive layer, and the second resist mask is the first resist mask. A method for manufacturing a semiconductor device, which covers a gate electrode of a TFT.
【請求項13】請求項7乃至請求項12のいずれか一項
において、 前記第1の露光手段と前記第2の露光手段では、解像度
が異なることを特徴とする半導体装置の作製方法。
13. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 7, wherein the first exposure unit and the second exposure unit have different resolutions.
【請求項14】請求項13において、 前記第1の露光手段と前記第2の露光手段の一方は、等
倍投影露光装置を用い、もう一方は、縮小投影露光装置
を用いることを特徴とする半導体装置の作製方法。
14. The method according to claim 13, wherein one of the first exposure unit and the second exposure unit uses a unit-magnification projection exposure apparatus, and the other uses a reduction projection exposure apparatus. Manufacturing method of semiconductor device.
【請求項15】請求項13において、 前記第1の露光手段と前記第2の露光手段では、露光に
用いる光の波長が異なることを特徴とする半導体装置の
作製方法。
15. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 13, wherein the first exposure unit and the second exposure unit have different wavelengths of light used for exposure.
【請求項16】請求項1乃至請求項15のいずれか一項
において、 前記第1のTFTと前記第2のTFTの半導体活性層を
形成する半導体膜は、連続発振のレーザ光を用いたレー
ザアニ−ルによって結晶化されることを特徴とする半導
体装置の作製方法。
16. The semiconductor film forming a semiconductor active layer of the first TFT and the second TFT according to claim 1, wherein a semiconductor film using a continuous wave laser beam is used for the semiconductor film. A method for manufacturing a semiconductor device, characterized in that the semiconductor device is crystallized.
【請求項17】請求項1乃至請求項16のいずれか一項
に記載の前記半導体装置の作製方法を用いて作製される
電子機器。
17. An electronic device manufactured by using the method for manufacturing the semiconductor device according to claim 1. Description:
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