JP2006106106A - Liquid crystal display and method for fabricating the same, and liquid crystal television set - Google Patents

Liquid crystal display and method for fabricating the same, and liquid crystal television set Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for fabricating a liquid crystal display, having a high speed TFT in which the utilization factor of a material is improved, where only a small number of photomasks is required and deviation of the threshold hardly occurs. <P>SOLUTION: A catalyst element is added to an amorphous semiconductor film and heated to form a crystalline semiconductor film, and the catalyst element is removed from the crystalline semiconductor film, and subsequently, an inverted staggered thin-film transistor is fabricated. Also, simplification of the steps and reduction of loss for the materials are achieved, by forming a gate electrode layer of the thin-film transistor and a pixel electrode layer using the same step and the same material. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、液晶表示装置の作製方法、及びそれを用いた液晶テレビジョン装置に関する。   The present invention relates to a method for manufacturing a liquid crystal display device and a liquid crystal television device using the same.

近年、液晶ディスプレイ(LCD)に代表されるフラットパネルディスプレイ(FPD)は、これまでのCRTに替わる表示装置として注目を集めている。特にアクティブマトリクス駆動の大型液晶パネルを搭載した大画面液晶テレビジョン装置の開発は、液晶パネルメーカーにとって注力すべき重要な課題になっている。   In recent years, a flat panel display (FPD) represented by a liquid crystal display (LCD) has attracted attention as a display device that replaces the conventional CRT. In particular, the development of a large-screen liquid crystal television apparatus equipped with a large liquid crystal panel driven by an active matrix has become an important issue for liquid crystal panel manufacturers to focus on.

従来の液晶表示装置において、各画素を駆動する半導体素子としてはアモルファスシリコンを用いた薄膜トランジスタ(以下、TFTとも示す。)が用いられている。     In a conventional liquid crystal display device, a thin film transistor (hereinafter also referred to as TFT) using amorphous silicon is used as a semiconductor element for driving each pixel.

一方、従来の液晶テレビにおいては、視野角特性の限界、液晶材料等が原因の高速動作の限界による画像のぼやけが欠点であったが、近年それを解消する新たな表示モードとして、OCB(optically compensated bend)モードが提案されている(非特許文献1参照。)。
長広恭明他編、「日経マイクロデバイス別冊 フラットパネル・ディスプレイ2002」、日系BP社、2001年10月、P102−109
On the other hand, in conventional liquid crystal televisions, image blurring due to the limitation of viewing angle characteristics and the limitation of high-speed operation due to liquid crystal materials and the like has been a drawback. In recent years, OCB (optically compensated bend) mode has been proposed (see Non-Patent Document 1).
Nagahiro Yasuaki et al., “Nikkei Microdevices separate volume flat panel display 2002”, Nikkei BP, October 2001, P102-109

しかしながら、非晶質半導体膜を用いたTFTを直流駆動した場合は、しきい値がずれやすく、それに伴いTFTの特性バラツキが生じやすい。このため、非晶質半導体膜を用いたTFTを画素のスイッチングに用いた表示装置は、輝度ムラが発生する。このような
現象は、対角30インチ以上(典型的には40インチ以上)の大画面テレビジョン装置であるほど顕著であり、画質の低下が深刻な問題である。
However, when a TFT using an amorphous semiconductor film is DC-driven, the threshold value tends to shift and TFT characteristic variation tends to occur accordingly. For this reason, luminance unevenness occurs in a display device in which a TFT using an amorphous semiconductor film is used for pixel switching. Such a phenomenon becomes more conspicuous as a large-screen television apparatus having a diagonal of 30 inches or more (typically 40 inches or more), and deterioration in image quality is a serious problem.

一方、LCDの画質を向上させるために高速動作が可能なスイッチング素子が必要とされている。しかしながら、非晶質半導体膜を用いたTFTでは限界がある。例えば、OCBモードの液晶表示装置を実現することが困難となる。   On the other hand, there is a need for a switching element that can operate at high speed in order to improve the image quality of the LCD. However, a TFT using an amorphous semiconductor film has a limit. For example, it is difficult to realize an OCB mode liquid crystal display device.

本発明は、このような状況に鑑みなされたものであり、少ないフォトマスク数で、しきい値のずれが生じにくく、高速動作が可能なTFTを有する液晶表示装置の作製方法を提供する。また、スイッチング特性が高く、コントラストがすぐれた表示が可能な液晶表示装置の作製方法を提供する。   The present invention has been made in view of such a situation, and provides a method for manufacturing a liquid crystal display device having a TFT which can be operated at high speed without causing a threshold shift with a small number of photomasks. In addition, a method for manufacturing a liquid crystal display device which can display with high switching characteristics and high contrast is provided.

上述した従来技術の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-described problems of the prior art, the following measures are taken in the present invention.

本発明は、結晶化を促進又は助長させる元素(以下、主に金属元素を指すことから金属元素、触媒元素ともいう)を添加し非晶質半導体膜を形成し、15族元素を有する半導体膜または希ガス元素を有する半導体膜を形成し、加熱して結晶性半導体膜を形成と、結晶性半導体膜から金属元素の除去を同時に行なった後、逆スタガ型薄膜トランジスタを形成することを要旨とする。なお、該結晶性半導体膜に15族元素を有する半導体膜を形成した場合、15族元素を有する半導体膜をソース領域及びドレイン領域として用いて、nチャネル型薄膜トランジスタを形成する。また、n型を付与する不純物元素として15族元素を有する半導体膜にp型を付与する不純物元素として13族元素を添加して、pチャネル型薄膜トランジスタを形成する。さらには、希ガス元素を有する半導体膜を形成した場合、加熱の後に希ガス元素を有する半導体膜を除去し、ソース領域及びドレイン領域を形成して、nチャネル型薄膜トランジスタ又はpチャネル型薄膜トランジスタを形成する。   The present invention adds an element that promotes or promotes crystallization (hereinafter, also referred to as a metal element or a catalyst element because it mainly refers to a metal element) to form an amorphous semiconductor film, and a semiconductor film having a group 15 element Alternatively, a semiconductor film containing a rare gas element is formed, heated to form a crystalline semiconductor film, and a metal element is removed from the crystalline semiconductor film at the same time, and then an inverted staggered thin film transistor is formed. . Note that in the case where a semiconductor film containing a Group 15 element is formed in the crystalline semiconductor film, an n-channel thin film transistor is formed using the semiconductor film containing a Group 15 element as a source region and a drain region. Further, a p-channel thin film transistor is formed by adding a group 13 element as an impurity element imparting p-type to a semiconductor film having a group 15 element as an impurity element imparting n-type. Further, when a semiconductor film containing a rare gas element is formed, the semiconductor film containing the rare gas element is removed after heating, and a source region and a drain region are formed, so that an n-channel thin film transistor or a p-channel thin film transistor is formed. To do.

本発明は、薄膜トランジスタのゲート電極層と画素電極層を同工程同材料を用いて形成し、工程の簡略化と、材料のロスの軽減を達成する。     In the present invention, a gate electrode layer and a pixel electrode layer of a thin film transistor are formed using the same material in the same process, thereby achieving simplification of the process and reduction of material loss.

本発明の液晶表示装置の一は、絶縁表面上に設けられたゲート電極層及び画素電極層を有し、ゲート電極層上に第1のゲート絶縁層を有し、第1のゲート絶縁層上に第2のゲート絶縁層を有し、第2のゲート絶縁層上に第3のゲート絶縁層を有し、第3のゲート絶縁層上に結晶性半導体層を有し、結晶性半導体層に接して一導電型を有する半導体層を有し、一導電性を有する半導体層に接してソース電極層及びドレイン電極層を有し、ソース電極層、ドレイン電極層及び画素電極層上に絶縁層を有し、絶縁層はソース電極層またはドレイン電極層に達する第1の開口部を有し、ゲート絶縁層及び絶縁層は画素電極層に達する第2の開口部を有し、第1の開口部及び第2の開口部に、ソース電極層またはドレイン電極層と画素電極層とが電気的に接続する配線層を有する。     One aspect of the liquid crystal display device of the present invention has a gate electrode layer and a pixel electrode layer provided on an insulating surface, has a first gate insulating layer on the gate electrode layer, and is on the first gate insulating layer. A second gate insulating layer, a third gate insulating layer on the second gate insulating layer, a crystalline semiconductor layer on the third gate insulating layer, and a crystalline semiconductor layer A semiconductor layer having one conductivity type in contact therewith, a source electrode layer and a drain electrode layer in contact with the semiconductor layer having one conductivity, and an insulating layer formed on the source electrode layer, the drain electrode layer, and the pixel electrode layer; The insulating layer has a first opening reaching the source electrode layer or the drain electrode layer, the gate insulating layer and the insulating layer have a second opening reaching the pixel electrode layer, and the first opening The source electrode layer or the drain electrode layer and the pixel electrode layer are electrically connected to the second opening. Having a wiring layer connected.

本発明の液晶表示装置の一は、絶縁表面上に設けられたゲート電極層及び画素電極層を有し、ゲート電極層上に第1のゲート絶縁層を有し、第1のゲート絶縁層上に第2のゲート絶縁層を有し、第2のゲート絶縁層上に第3のゲート絶縁層を有し、第3のゲート絶縁層上にソース領域及びドレイン領域が設けられた結晶性半導体層を有し、ソース領域及び前記ドレイン領域に接してソース電極層及びドレイン電極層を有し、ソース電極層、前記ドレイン電極層及び前記画素電極層上に絶縁層を有し、絶縁層はソース電極層またはドレイン電極層に達する第1の開口部を有し、ゲート絶縁層及び絶縁層は画素電極層に達する第2の開口部を有し、第1の開口部及び第2の開口部に、ソース電極層またはドレイン電極層と画素電極層とが電気的に接続する配線層を有する。     One aspect of the liquid crystal display device of the present invention has a gate electrode layer and a pixel electrode layer provided on an insulating surface, has a first gate insulating layer on the gate electrode layer, and is on the first gate insulating layer. A crystalline semiconductor layer having a second gate insulating layer, a third gate insulating layer on the second gate insulating layer, and a source region and a drain region provided on the third gate insulating layer A source electrode layer and a drain electrode layer in contact with the source region and the drain region, an insulating layer on the source electrode layer, the drain electrode layer and the pixel electrode layer, wherein the insulating layer is a source electrode A first opening reaching the layer or drain electrode layer, the gate insulating layer and the insulating layer have a second opening reaching the pixel electrode layer, and the first opening and the second opening, The source or drain electrode layer and the pixel electrode layer are electrically connected Having a wiring layer continue to.

本発明の液晶表示装置の一は、画素領域及び駆動回路領域を同一基板上に有し、駆動回路領域において基板上に第1のゲート電極層及び第2のゲート電極層を有し、第1のゲート電極層及び第2のゲート電極層上に第1のゲート絶縁層を有し、第1のゲート絶縁層上に第2のゲート絶縁層を有し、第2のゲート絶縁層上に第3のゲート絶縁層を有し、第3のゲート絶縁層上に第1の結晶性半導体層及び第2の結晶性半導体層を有し、第1の結晶性半導体層に接してn型を有する半導体層を有し、第1の結晶性半導体層に接してp型を有する半導体層を有し、n型を有する半導体層に接する第1のソース電極層及び第1のドレイン電極層を有し、p型を有する半導体層に接する第2のソース電極層及び第2のドレイン電極層を有し、画素領域において前記基板上に画素電極層を有する。     One aspect of the liquid crystal display device of the present invention has a pixel region and a driver circuit region over the same substrate, and has a first gate electrode layer and a second gate electrode layer over the substrate in the driver circuit region, A first gate insulating layer over the first gate insulating layer, a second gate insulating layer over the first gate insulating layer, and a second gate insulating layer over the second gate insulating layer. 3 gate insulating layers, and the first crystalline semiconductor layer and the second crystalline semiconductor layer are provided on the third gate insulating layer, and the n-type is in contact with the first crystalline semiconductor layer. A semiconductor layer; a semiconductor layer having a p-type in contact with the first crystalline semiconductor layer; and a first source electrode layer and a first drain electrode layer in contact with the semiconductor layer having an n-type , Having a second source electrode layer and a second drain electrode layer in contact with the p-type semiconductor layer, in the pixel region There has a pixel electrode layer on the substrate.

本発明の液晶表示装置の一は、絶縁表面上にゲート電極層及び画素電極層を形成し、ゲート電極層及び画素電極層上にゲート絶縁層を形成し、ゲート絶縁層上に金属元素を含む金属層を形成し、金属層上に半導体層を形成し、半導体層に接して一導電型を有する半導体層を形成し、半導体層及び一導電型を有する半導体層を加熱し、一導電型を有する半導体層に接してソース電極層及びドレイン電極層を形成し、一導電型を有する半導体層をパターニングし、ソース領域及びドレイン領域を形成し、ソース電極層、ドレイン電極層及びゲート絶縁層上に絶縁層を形成し、絶縁層にソース電極層またはドレイン電極層に達する第1の開口部、及び絶縁層とゲート絶縁層に画素電極層に達する第2の開口部を形成し、第1の開口部及び第2の開口部に、ソース電極層またはドレイン電極層及び画素電極層を電気的に接続する配線層を形成する。     In one embodiment of the liquid crystal display device of the present invention, a gate electrode layer and a pixel electrode layer are formed over an insulating surface, a gate insulating layer is formed over the gate electrode layer and the pixel electrode layer, and a metal element is included over the gate insulating layer Forming a metal layer; forming a semiconductor layer over the metal layer; forming a semiconductor layer having one conductivity type in contact with the semiconductor layer; heating the semiconductor layer and the semiconductor layer having one conductivity type; A source electrode layer and a drain electrode layer are formed in contact with the semiconductor layer, and a semiconductor layer having one conductivity type is patterned to form a source region and a drain region, over the source electrode layer, the drain electrode layer, and the gate insulating layer An insulating layer is formed, a first opening reaching the source electrode layer or the drain electrode layer is formed in the insulating layer, and a second opening reaching the pixel electrode layer is formed in the insulating layer and the gate insulating layer. And second opening To form a wiring layer for electrically connecting the source or drain electrode layer and the pixel electrode layer.

本発明の液晶表示装置の一は、絶縁表面上にゲート電極層及び画素電極層を形成し、ゲート電極層及び画素電極層上にゲート絶縁層を形成し、ゲート絶縁層上に半導体層を形成し、半導体層に金属元素を添加し、半導体層に接して一導電型を有する半導体層を形成し、半導体層及び一導電型を有する半導体層を加熱し、一導電型を有する半導体層に接してソース電極層及びドレイン電極層を形成し、一導電型を有する半導体層をパターニングし、ソース領域及びドレイン領域を形成し、ソース電極層、ドレイン電極層及び前記ゲート絶縁層上に絶縁層を形成し、絶縁層にソース電極層またはドレイン電極層に達する第1の開口部、及び絶縁層とゲート絶縁層に画素電極層に達する第2の開口部を形成し、第1の開口部及び第2の開口部に、ソース電極層またはドレイン電極層及び画素電極層を電気的に接続する配線層を形成する。     In one embodiment of the liquid crystal display device of the present invention, a gate electrode layer and a pixel electrode layer are formed over an insulating surface, a gate insulating layer is formed over the gate electrode layer and the pixel electrode layer, and a semiconductor layer is formed over the gate insulating layer A metal element is added to the semiconductor layer, a semiconductor layer having one conductivity type is formed in contact with the semiconductor layer, the semiconductor layer and the semiconductor layer having one conductivity type are heated, and the semiconductor layer having one conductivity type is in contact with the semiconductor layer. Forming a source electrode layer and a drain electrode layer, patterning a semiconductor layer having one conductivity type, forming a source region and a drain region, and forming an insulating layer on the source electrode layer, the drain electrode layer, and the gate insulating layer Then, a first opening reaching the source or drain electrode layer is formed in the insulating layer, and a second opening reaching the pixel electrode layer is formed in the insulating layer and the gate insulating layer, and the first opening and the second opening are formed. In the opening of the The source electrode layer or the drain electrode layer and the pixel electrode layer to form a wiring layer electrically connected.

本発明の液晶表示装置の一は、絶縁表面上にゲート電極層及び画素電極層を形成し、ゲート電極層及び画素電極層上にゲート絶縁層を形成し、ゲート絶縁層上に金属元素を含む金属層を形成し、金属層上に半導体層を形成し、半導体層上に選択的にチャネル保護層を形成し、半導体層及びチャネル保護層に接して一導電型を有する半導体層を形成し、半導体層、チャネル保護層、及び一導電型を有する半導体層を加熱し、一導電型を有する半導体層に接してソース電極層及びドレイン電極層を形成し、一導電型を有する半導体層をパターニングし、ソース領域及びドレイン領域を形成し、ソース電極層、ドレイン電極層及びゲート絶縁層上に絶縁層を形成し、絶縁層にソース電極層またはドレイン電極層に達する第1の開口部、及び絶縁層とゲート絶縁層に画素電極層に達する第2の開口部を形成し、第1の開口部及び第2の開口部に、ソース電極層またはドレイン電極層及び画素電極層を電気的に接続する配線層を形成する。     In one embodiment of the liquid crystal display device of the present invention, a gate electrode layer and a pixel electrode layer are formed over an insulating surface, a gate insulating layer is formed over the gate electrode layer and the pixel electrode layer, and a metal element is included over the gate insulating layer Forming a metal layer, forming a semiconductor layer on the metal layer, selectively forming a channel protective layer on the semiconductor layer, forming a semiconductor layer having one conductivity type in contact with the semiconductor layer and the channel protective layer; The semiconductor layer, the channel protective layer, and the semiconductor layer having one conductivity type are heated, a source electrode layer and a drain electrode layer are formed in contact with the semiconductor layer having one conductivity type, and the semiconductor layer having one conductivity type is patterned. Forming a source region and a drain region, forming an insulating layer over the source electrode layer, the drain electrode layer, and the gate insulating layer; and a first opening reaching the source electrode layer or the drain electrode layer in the insulating layer, and the insulating layer When A second opening reaching the pixel electrode layer is formed in the gate insulating layer, and the source or drain electrode layer and the pixel electrode layer are electrically connected to the first opening and the second opening. Form a layer.

本発明の液晶表示装置の一は、絶縁表面上にゲート電極層及び画素電極層を形成し、ゲート電極層及び画素電極層上にゲート絶縁層を形成し、ゲート絶縁層上に半導体層を形成し、半導体層上に選択的にチャネル保護層を形成し、半導体層及びチャネル保護層に金属元素を添加し、半導体層及びチャネル保護層に接して一導電型を有する半導体層を形成し、半導体層、チャネル保護層、及び一導電型を有する半導体層を加熱し、一導電型を有する半導体層に接してソース電極層及びドレイン電極層を形成し、一導電型を有する半導体層をパターニングし、ソース領域及びドレイン領域を形成し、ソース電極層、ドレイン電極層及びゲート絶縁層上に絶縁層を形成し、絶縁層にソース電極層またはドレイン電極層に達する第1の開口部、及び絶縁層とゲート絶縁層に画素電極層に達する第2の開口部を形成し、第1の開口部及び第2の開口部に、ソース電極層またはドレイン電極層及び画素電極層を電気的に接続する配線層を形成する。     In one embodiment of the liquid crystal display device of the present invention, a gate electrode layer and a pixel electrode layer are formed over an insulating surface, a gate insulating layer is formed over the gate electrode layer and the pixel electrode layer, and a semiconductor layer is formed over the gate insulating layer A channel protective layer is selectively formed over the semiconductor layer, a metal element is added to the semiconductor layer and the channel protective layer, and a semiconductor layer having one conductivity type is formed in contact with the semiconductor layer and the channel protective layer. A layer, a channel protective layer, and a semiconductor layer having one conductivity type are heated, a source electrode layer and a drain electrode layer are formed in contact with the semiconductor layer having one conductivity type, and the semiconductor layer having one conductivity type is patterned, A source region and a drain region; an insulating layer is formed over the source electrode layer, the drain electrode layer, and the gate insulating layer; a first opening reaching the source electrode layer or the drain electrode layer; A second opening reaching the pixel electrode layer is formed in the layer and the gate insulating layer, and the source or drain electrode layer and the pixel electrode layer are electrically connected to the first opening and the second opening. A wiring layer is formed.

本発明により、少ないフォトマスク数で、結晶性半導体膜で形成される逆スタガ型TFTを形成することができる。本発明の逆スタガ型TFTは、非晶質半導体膜の結晶化工程と、非晶質半導体膜の結晶化を促進するための金属触媒のゲッタリング工程とを同時に行うことが可能であるため、工程数の削減が可能である。特に、加熱処理数を削減できるため、省エネルギー化が可能であり、また、スループットを向上させることができる。   According to the present invention, an inverted staggered TFT formed of a crystalline semiconductor film can be formed with a small number of photomasks. The inversely staggered TFT of the present invention can simultaneously perform a crystallization process of an amorphous semiconductor film and a gettering process of a metal catalyst for promoting crystallization of the amorphous semiconductor film. The number of processes can be reduced. In particular, since the number of heat treatments can be reduced, energy saving can be achieved and throughput can be improved.

また、本発明の逆スタガ型TFTは、ゲート電極に耐熱性の高い材料を用いており、また活性化工程、結晶化工程、ゲッタリング工程等の加熱処理を行った後、低抵抗材料を用いて信号線、走査線等の配線を形成している。このため、結晶性を有し、不純物金属元素が少なく、配線抵抗の低いTFTを形成することが可能である。また、本発明の液晶表示装置は、絶縁膜上に画素電極を形成することが可能であり、開口率を増加させることが可能である。   In addition, the inverted staggered TFT of the present invention uses a material having high heat resistance for the gate electrode, and uses a low-resistance material after heat treatment such as an activation process, a crystallization process, and a gettering process. Wiring such as signal lines and scanning lines is formed. Therefore, a TFT having crystallinity, a small amount of impurity metal elements, and low wiring resistance can be formed. In the liquid crystal display device of the present invention, a pixel electrode can be formed over the insulating film, and the aperture ratio can be increased.

また、結晶性半導体膜で形成されるTFTは、非晶質半導体膜で形成される逆スタガ型TFTと比較して数10〜50倍程度、移動度が高い。また、ソース領域及びドレイン領域には、アクセプター型元素又はドナー型元素に加え、触媒元素をも含む。このため、半導体領域との接触抵抗の低いソース領域及びドレイン領域が形成できる。この結果、高速動作が必要な半導体装置を作製することが可能である。代表的には、OCBモードのような応答速度が速く且つ高視野角な表示が可能な液晶表示装置を製造することが可能である。   A TFT formed of a crystalline semiconductor film has a mobility of several tens to 50 times as high as that of an inverted staggered TFT formed of an amorphous semiconductor film. In addition, the source region and the drain region include a catalyst element in addition to the acceptor element or the donor element. For this reason, a source region and a drain region having low contact resistance with the semiconductor region can be formed. As a result, a semiconductor device that requires high-speed operation can be manufactured. Typically, it is possible to manufacture a liquid crystal display device that can display with a high response speed and a high viewing angle as in the OCB mode.

また、液晶表示装置の周辺部に、画素領域内のTFTと同時に走査線駆動回路を形成することが可能である。このため、小型化された液晶表示装置を作製することが可能である。   In addition, a scanning line driver circuit can be formed at the periphery of the liquid crystal display device at the same time as the TFT in the pixel region. Therefore, a miniaturized liquid crystal display device can be manufactured.

また、非晶質半導体膜で形成されるTFTと比較して、しきい値のずれが生じにくく、TFT特性のバラツキを低減することが可能である。このため、非晶質半導体膜で形成されるTFTをスイッチング素子として用いた液晶表示装置と比較して、表示ムラを低減することが可能であり、信頼性の高い半導体装置を作製することが可能である。   Further, as compared with a TFT formed using an amorphous semiconductor film, a threshold shift is less likely to occur, and variation in TFT characteristics can be reduced. Therefore, display unevenness can be reduced and a highly reliable semiconductor device can be manufactured as compared with a liquid crystal display device using a TFT formed of an amorphous semiconductor film as a switching element. It is.

更には、結晶化工程と共に行われるゲッタリング工程により、成膜段階で半導体膜中に混入する金属元素をもゲッタリングするため、オフ電流を低減することが可能であり、代表的には6桁以上のON/OFF比を有するTFTを形成することが可能である。このようなTFTを液晶表示装置のスイッチング素子に設けることにより、コントラストを向上させることが可能である。   Furthermore, the gettering process performed together with the crystallization process also getters the metal element mixed in the semiconductor film in the film formation stage, so that the off-current can be reduced, typically 6 digits. It is possible to form a TFT having the above ON / OFF ratio. By providing such a TFT in a switching element of a liquid crystal display device, contrast can be improved.

さらには、上記の作製工程により形成された液晶表示装置を有する液晶テレビジョンを、スループットや歩留まりを向上させることが可能であり、低コストで作製することができる。   Furthermore, a liquid crystal television having a liquid crystal display device formed by the above manufacturing process can be manufactured at low cost because throughput and yield can be improved.

(実施の形態1)
本発明の実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。但し、本発明は以下の説明に限定されず、本発明の趣旨及びその範囲から逸脱することなくその形態及び詳細を様々に変更し得ることは当業者であれば容易に理解される。従って、本発明は以下に示す実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。なお、以下に説明する本発明の構成において、同一部分又は同様な機能を有する部分には同一の符号を異なる図面間で共通して用い、その繰り返しの説明は省略する。
(Embodiment 1)
Embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. However, the present invention is not limited to the following description, and it is easily understood by those skilled in the art that modes and details can be variously changed without departing from the spirit and scope of the present invention. Therefore, the present invention should not be construed as being limited to the description of the embodiments below. Note that in structures of the present invention described below, the same portions or portions having similar functions are denoted by the same reference numerals in different drawings, and description thereof is not repeated.

図28(A)は本発明に係る表示パネルの構成を示す上面図であり、絶縁表面を有する基板2700上に画素2702をマトリクス上に配列させた画素部2701、走査線側入力端子2703、信号線側入力端子2704が形成されている。画素数は種々の規格に従って設ければ良く、XGAであれば1024×768×3(RGB)、UXGAであれば1600×1200×3(RGB)、フルスペックハイビジョンに対応させるのであれば1920×1080×3(RGB)とすれば良い。   FIG. 28A is a top view illustrating a structure of a display panel according to the present invention. A pixel portion 2701 in which pixels 2702 are arranged in a matrix over a substrate 2700 having an insulating surface, a scanning line side input terminal 2703, a signal A line side input terminal 2704 is formed. The number of pixels may be provided in accordance with various standards. For XGA, 1024 × 768 × 3 (RGB), for UXGA, 1600 × 1200 × 3 (RGB), and for full specification high vision, 1920 × 1080. X3 (RGB) may be used.

画素2702は、走査線側入力端子2703から延在する走査線と、信号線側入力端子2704から延在する信号線とが交差することで、マトリクス状に配設される。画素2702のそれぞれには、スイッチング素子とそれに接続する画素電極が備えられている。スイッチング素子の代表的な一例はTFTであり、TFTのゲート電極側が走査線と、ソース若しくはドレイン側が信号線と接続されることにより、個々の画素を外部から入力する信号によって独立して制御可能としている。   The pixels 2702 are arranged in a matrix by a scan line extending from the scan line side input terminal 2703 and a signal line extending from the signal line side input terminal 2704 intersecting. Each of the pixels 2702 includes a switching element and a pixel electrode connected to the switching element. A typical example of the switching element is a TFT. By connecting the gate electrode side of the TFT to a scanning line and the source or drain side to a signal line, each pixel can be controlled independently by a signal input from the outside. Yes.

図28(A)は、走査線及び信号線へ入力する信号を、外付けの駆動回路により制御する表示パネルの構成を示しているが、図29(A)に示すように、COG(Chip on Glass)方式によりドライバIC2751を基板2700上に実装しても良い。また他の実装形態として、図29(B)に示すようなTAB(Tape Automated Bonding)方式を用いてもよい。ドライバICは単結晶半導体基板に形成されたものでも良いし、ガラス基板上にTFTで回路を形成したものであっても良い。図29において、ドライバIC2751は、FPC2750と接続している。     FIG. 28A shows a structure of a display panel in which signals input to the scanning lines and signal lines are controlled by an external driver circuit. As shown in FIG. 29A, a COG (Chip on The driver IC 2751 may be mounted on the substrate 2700 by the Glass method. As another mounting mode, a TAB (Tape Automated Bonding) method as shown in FIG. 29B may be used. The driver IC may be formed on a single crystal semiconductor substrate or may be a circuit in which a TFT is formed on a glass substrate. In FIG. 29, the driver IC 2751 is connected to the FPC 2750.

また、画素に設けるTFTをSASで形成する場合には、図28(B)に示すように走査線側駆動回路3702を基板3700上に形成し一体化することもできる。図29(B)において、3701は画素部であり、信号線側駆動回路は、図28(A)と同様に外付けの駆動回路により制御する。画素に設けるTFTを移動度の高い、多結晶(微結晶)半導体、単結晶半導体などで形成する場合は、図28(C)は、走査線駆動回路4702と、信号線駆動回路4704をガラス基板4700上に一体形成することもできる。     In the case where a TFT provided for a pixel is formed using SAS, a scan line driver circuit 3702 can be formed over the substrate 3700 and integrated as shown in FIG. In FIG. 29B, reference numeral 3701 denotes a pixel portion, and the signal line side driver circuit is controlled by an external driver circuit as in FIG. In the case where a TFT provided for a pixel is formed using a polycrystalline (microcrystalline) semiconductor, a single crystal semiconductor, or the like with high mobility, a scan line driver circuit 4702 and a signal line driver circuit 4704 are formed over a glass substrate in FIG. It can also be integrally formed on 4700.

本発明は、配線層若しくは電極を形成する導電層や、所定のパターンに形成するためのマスク層など表示パネルを作製するために必要な物体(その目的や機能に応じて膜や層などあらゆる形態で存在する)のうち、少なくとも一つ若しくはそれ以上を、選択的に所望な形状にを形成可能な方法により形成して、液晶表示装置を作製することを特徴とするものである。本発明は、薄膜トランジスタや液晶表示装置を構成する、ゲート電極層、ソース電極層、ドレイン電極層などの導電層、半導体層、マスク層、絶縁膜など、所定の形状を有して形成される全ての構成要素に対して適用できる。     The present invention relates to an object necessary for manufacturing a display panel such as a conductive layer for forming a wiring layer or an electrode or a mask layer for forming a predetermined pattern (all forms such as a film and a layer depending on its purpose and function). The liquid crystal display device is manufactured by forming at least one or more of them in a desired shape. The present invention includes a conductive layer such as a gate electrode layer, a source electrode layer, and a drain electrode layer, a semiconductor layer, a mask layer, an insulating film, and the like that are formed in a predetermined shape, which constitute a thin film transistor and a liquid crystal display device. It can be applied to other components.

本実施の形態は、レジストを基板全面に塗布形成しプリベークを行なった後、マスクパターンを介して紫外線等を照射し、現像によってレジストパターンを形成するというフォトリソ工程によりマスクを形成する方法を用いている。該レジストパターンをマスクパターンとしてパターンを形成するべき部分に存在する膜をエッチング除去することにより、所望のパターンを形成する。     This embodiment uses a method of forming a mask by a photolithographic process in which a resist is applied and formed on the entire surface of a substrate and pre-baked, and then ultraviolet rays are irradiated through the mask pattern and a resist pattern is formed by development. Yes. Using the resist pattern as a mask pattern, a film existing in a portion where a pattern is to be formed is removed by etching, thereby forming a desired pattern.

本発明では、形成物のパターニング工程において感光性のレジストや感光性物質を含む材料に光を照射し、露光する工程を行う。露光に用いる光は、特に限定されず、赤外光、可視光、または紫外光のいずれか一またはそれらの組み合わせを用いることが可能である。例えば、紫外線ランプ、ブラックライト、ハロゲンランプ、メタルハライドランプ、キセノンアークランプ、カーボンアークランプ、高圧ナトリウムランプ、または高圧水銀ランプから射出された光を用いてもよい。その場合、ランプ光源は、必要な時間点灯させて照射してもよいし、複数回照射してもよい。     In the present invention, in the patterning step of the formed product, a step of exposing the photosensitive resist or the material containing the photosensitive substance to light is performed. The light used for exposure is not particularly limited, and any one of infrared light, visible light, and ultraviolet light, or a combination thereof can be used. For example, light emitted from an ultraviolet lamp, black light, halogen lamp, metal halide lamp, xenon arc lamp, carbon arc lamp, high pressure sodium lamp, or high pressure mercury lamp may be used. In that case, the lamp light source may be lit and irradiated for a necessary time, or may be irradiated multiple times.

露光に用いる光源にレーザ発振器を用いてもよい。レーザ発振器としては、紫外光、可視光、又は赤外光を発振することが可能なレーザ発振器を用いることができる。レーザー発振器としては、KrF、ArF、KrF、XeCl、Xe等のエキシマレーザ発振器、He、He−Cd、Ar、He−Ne、HF等の気体レーザ発振器、YAG、GdVO4、YVO4、YLF、YAlO3などの結晶にCr、Nd、Er、Ho、Ce、Co、Ti又はTmをドープした結晶を使った固体レーザー発振器、GaN、GaAs、GaAlAs、InGaAsP等の半導体レーザ発振器を用いることができる。なお、固体レーザ発振器においては、基本波の第1高調波〜第5高調波を適用するのが好ましい。 A laser oscillator may be used as a light source used for exposure. As the laser oscillator, a laser oscillator that can oscillate ultraviolet light, visible light, or infrared light can be used. As the laser oscillator, excimer laser oscillators such as KrF, ArF, KrF, XeCl, and Xe, gas laser oscillators such as He, He—Cd, Ar, He—Ne, and HF, YAG, GdVO 4 , YVO 4 , YLF, and YAlO Cr crystal such as 3, Nd, Er, Ho, Ce, Co, solid-state laser oscillator using a crystal doped with Ti or Tm, can be used GaN, GaAs, GaAlAs, a semiconductor laser oscillator of InGaAsP or the like. In the solid-state laser oscillator, it is preferable to apply the first to fifth harmonics of the fundamental wave.

感光性物質には大きくわけてネガ型とポジ型がある。ネガ型の場合は、露光された部分で化学反応が生じ、現像液によって化学反応が生じた部分のみが残されてパターンが形成される。また、ポジ型の場合は、露光された部分で化学反応が生じ、現像液によって化学反応が生じた部分が溶解され、露光されなかった部分のみが残されてパターンが形成される。必要に応じてネガ型とポジ型を使い分けるとよい。     Photosensitive materials are roughly divided into negative types and positive types. In the case of the negative type, a chemical reaction occurs in the exposed part, and only the part in which the chemical reaction is caused by the developer is left to form a pattern. In the case of the positive type, a chemical reaction occurs in the exposed portion, the portion in which the chemical reaction has occurred is dissolved by the developing solution, and only the unexposed portion is left to form a pattern. It is good to use a negative type and a positive type as needed.

本実施の形態では、露光は基板表面から行っているが、必要に応じて基板裏面から露光を行ってもよい。     In this embodiment, the exposure is performed from the front surface of the substrate, but the exposure may be performed from the back surface of the substrate as necessary.

本発明の実施の形態について、図1乃至図6、図8を用いて説明する。より詳しくは、本発明を適用した液晶表示装置の作製方法について説明する。まず、本発明を適用した、チャネルエッチ型の薄膜トランジスタを有する液晶表示装置の作製方法について説明する。図2〜図6(A)は液晶表示装置画素部の上面図であり、図2〜図6の(B)は、図2〜図6(A)における線A―Bによる断面図、図2〜図6の(C)は、図2〜図6(A)における線C−Dによる断面図である。     An embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 6 and FIG. More specifically, a method for manufacturing a liquid crystal display device to which the present invention is applied will be described. First, a method for manufacturing a liquid crystal display device having a channel-etched thin film transistor to which the present invention is applied will be described. 2 to 6A are top views of the pixel portion of the liquid crystal display device, and FIG. 2B to FIG. 6B are cross-sectional views taken along line AB in FIG. 2 to FIG. FIG. 6C is a cross-sectional view taken along line CD in FIGS. 2 to 6A.

基板100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からなるガラス基板、石英基板、シリコン基板、金属基板、ステンレス基板又は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る。また、基板100の表面が平坦化されるようにCMP法などによって、研磨しても良い。なお、基板100上に、絶縁膜を形成してもよい。絶縁膜は、CVD法、プラズマCVD法、スパッタリング法、スピンコート法等の公知の方法により、珪素を含む酸化物材料、窒化物材料を用いて、単層又は積層して形成される。この絶縁膜は、形成しなくても良いが、基板100からの汚染物質などを遮断する効果がある。基板100として、320mm×400mm、370mm×470mm、550mm×650mm、600mm×720mm、680mm×880mm、1000mm×1200mm、1100mm×1250mm、1150mm×1300mmのような大面積基板を用いることができる。     As the substrate 100, a glass substrate made of barium borosilicate glass, alumino borosilicate glass, or the like, a quartz substrate, a silicon substrate, a metal substrate, a stainless steel substrate, or a plastic substrate having heat resistance that can withstand the processing temperature in this manufacturing process is used. Further, polishing may be performed by a CMP method or the like so that the surface of the substrate 100 is planarized. Note that an insulating film may be formed over the substrate 100. The insulating film is formed as a single layer or a stacked layer using an oxide material or a nitride material containing silicon by a known method such as a CVD method, a plasma CVD method, a sputtering method, or a spin coating method. This insulating film is not necessarily formed, but has an effect of blocking contaminants from the substrate 100. As the substrate 100, a large area substrate such as 320 mm × 400 mm, 370 mm × 470 mm, 550 mm × 650 mm, 600 mm × 720 mm, 680 mm × 880 mm, 1000 mm × 1200 mm, 1100 mm × 1250 mm, 1150 mm × 1300 mm can be used.

基板100上に導電膜101を形成する。導電膜101は、パターニングされゲート電極層と画素電極層となる。導電膜101は、印刷法、電界メッキ法、PVD法(Physical Vapor Deposition)、CVD法(Chemical Vapor Deposition)、蒸着法等の公知の手法により高融点材料を用いて形成することが好ましい。高融点材料を用いることにより、後の加熱工程が可能となる。高融点材料としては、タングステン(W)、モリブデン(Mo)、ジルコニウム(Zr)、ハフニウム(Hf)、バナジウム(V)、ニオブ(Nb)、タンタル(Ta)、クロム(Cr)、コバルト(Co)、ニッケル(Ni)、白金(Pt)等の金属又はその合金、若しくはその金属窒化物を適宜用いることができる。また、これら複数の層を積層して形成しても良い。代表的には、基板表面に窒化タンタル膜、その上にタングステン膜を積層してもよい。このような反射性を有する金属は、反射型の液晶表示パネルを作製する場合には好ましい。また、珪素に一導電型を付与する不純物元素を添加した材料を用いても良い。例えば、非晶質珪素膜にリン(P)などのn型を付与する不純物元素が含まれたn型を有する珪素膜などを用いることができる。     A conductive film 101 is formed over the substrate 100. The conductive film 101 is patterned into a gate electrode layer and a pixel electrode layer. The conductive film 101 is preferably formed using a high melting point material by a known method such as a printing method, an electroplating method, a PVD method (Physical Vapor Deposition), a CVD method (Chemical Vapor Deposition), or an evaporation method. By using a high melting point material, a later heating step is possible. High melting point materials include tungsten (W), molybdenum (Mo), zirconium (Zr), hafnium (Hf), vanadium (V), niobium (Nb), tantalum (Ta), chromium (Cr), cobalt (Co) A metal such as nickel (Ni) or platinum (Pt), an alloy thereof, or a metal nitride thereof can be used as appropriate. Further, a plurality of these layers may be stacked. Typically, a tantalum nitride film may be stacked on the substrate surface, and a tungsten film may be stacked thereon. Such a reflective metal is preferable when a reflective liquid crystal display panel is manufactured. Alternatively, a material in which an impurity element imparting one conductivity type is added to silicon may be used. For example, an n-type silicon film in which an amorphous silicon film contains an impurity element imparting n-type such as phosphorus (P) can be used.

導電膜101は、画素電極層としても機能するので、透明導電性材料を用いて形成することもできる。画素電極層は、透過型の液晶表示パネルを作製する場合には、インジウム錫酸化物(ITO)、酸化珪素を含むインジウム錫酸化物(ITSO)、酸化亜鉛(ZnO)、酸化スズ(SnO2)などにより形成してもよい。好ましくは、スパッタリング法によりインジウム錫酸化物(ITO)、酸化珪素を含むインジウム錫酸化物(ITSO)、酸化亜鉛(ZnO)などで形成する。より好ましくは、ITOに酸化珪素が2〜10重量%含まれたターゲットを用いてスパッタリング法で酸化珪素を含む酸化インジウムスズを用いる。この他、酸化珪素を含み酸化インジウムに2〜20%の酸化亜鉛(ZnO)を混合した酸化インジウム酸化亜鉛合金などの導電性材料を用いても良い。 Since the conductive film 101 also functions as a pixel electrode layer, the conductive film 101 can be formed using a transparent conductive material. When a transmissive liquid crystal display panel is manufactured, the pixel electrode layer is made of indium tin oxide (ITO), indium tin oxide containing silicon oxide (ITSO), zinc oxide (ZnO), tin oxide (SnO 2 ). You may form by. Preferably, it is formed of indium tin oxide (ITO), indium tin oxide containing silicon oxide (ITSO), zinc oxide (ZnO), or the like by a sputtering method. More preferably, indium tin oxide containing silicon oxide is used by a sputtering method using a target containing 2 to 10% by weight of silicon oxide in ITO. In addition, a conductive material such as an indium zinc oxide alloy in which silicon oxide is included and indium oxide is mixed with 2 to 20% zinc oxide (ZnO) may be used.

本実施の形態では、導電膜101は、導電性材料としてインジウム錫酸化物(ITO)をスパッタリング法により形成し、550℃で焼成して導電膜101を形成する。また、電極層となる導電膜101は、複数の導電性材料を積層しても良い。   In this embodiment, the conductive film 101 is formed using indium tin oxide (ITO) as a conductive material by a sputtering method and baked at 550 ° C. Further, the conductive film 101 to be the electrode layer may be formed by stacking a plurality of conductive materials.

導電膜101上にフォトリソ工程を用いてレジストからなるマスク102a、マスク102bを形成する。(図2参照。)。   A mask 102a and a mask 102b made of resist are formed over the conductive film 101 using a photolithography process. (See FIG. 2).

マスクは、感光剤を含む市販のレジスト材料を用いてもよく、例えば、代表的なポジ型レジストである、ノボラック樹脂と感光剤であるナフトキノンジアジド化合物、ネガ型レジストであるベース樹脂、ジフェニルシランジオール及び酸発生剤などを用いてもよい。いずれの材料を用いるとしても、その表面張力と粘度は、溶媒の濃度を調整したり、界面活性剤等を加えたりして適宜調整する。また導電膜101に感光性を有する感光性物質を含む導電性材料を用いると、レジストからなるマスクを形成しなくても導電膜101に直接露光し、エッチャントによる除去を行うことで、所望のパターンにパターニングすることができる。この場合、マスクを形成せずともよいので工程が簡略化する利点がある。感光性物質を含む導電性材料は、Ag、Au、Cu、Ni、Al、Ptなどの金属或いは合金と、有機高分子樹脂、光重合開始剤、光重合単量体、または溶剤などからなる感光性樹脂とを含んだものを用いればよい。有機高分子樹脂としては、ノボラック樹脂、アクリル系コポリマー、メタクリル系コポリマー、セルローズ誘導体、環化ゴム系樹脂などを用いる。   For the mask, a commercially available resist material containing a photosensitizer may be used. For example, a novolak resin that is a typical positive resist and a naphthoquinonediazide compound that is a photosensitizer, a base resin that is a negative resist, diphenylsilanediol In addition, an acid generator or the like may be used. Whichever material is used, the surface tension and viscosity are appropriately adjusted by adjusting the concentration of the solvent or adding a surfactant or the like. In addition, when a conductive material containing a photosensitive substance having photosensitivity is used for the conductive film 101, a desired pattern can be obtained by directly exposing the conductive film 101 without removing a mask made of a resist and performing removal using an etchant. Can be patterned. In this case, there is an advantage that the process is simplified because it is not necessary to form a mask. The conductive material containing a photosensitive substance is a photosensitive material composed of a metal or alloy such as Ag, Au, Cu, Ni, Al, Pt, and an organic polymer resin, a photopolymerization initiator, a photopolymerization monomer, or a solvent. What contains a functional resin may be used. As the organic polymer resin, a novolak resin, an acrylic copolymer, a methacrylic copolymer, a cellulose derivative, a cyclized rubber resin, or the like is used.

このように微細に加工されたマスク102a、マスク102bを用いて導電膜101をパターニングし、ゲート電極層103と画素電極層111を形成する(図3参照。)。     The conductive film 101 is patterned using the mask 102a and the mask 102b that are finely processed in this manner, so that the gate electrode layer 103 and the pixel electrode layer 111 are formed (see FIG. 3).

次に、ゲート電極層103、画素電極層111の上にゲート絶縁膜105a、ゲート絶縁膜105b、ゲート絶縁膜105cを形成し3層の積層構造とする。半導体層に接するゲート絶縁膜105cの膜厚は、0.1nm以上10nm以下(好ましくは1nm以上3nm以下)とすることが望ましい。このような構造であると、半導体層中の金属元素のゲッタリング効率も上がり、かつ半導体層への窒化珪素膜の悪影響も軽減できる。また積層される絶縁膜は、同チャンバー内で真空を破らずに同一温度下で、反応ガスを切り変えながら連続的に形成するとよい。真空を破らずに連続的に形成すると、積層する膜同士の界面が汚染されるのを防ぐことができる。   Next, a gate insulating film 105a, a gate insulating film 105b, and a gate insulating film 105c are formed over the gate electrode layer 103 and the pixel electrode layer 111 to form a three-layer structure. The thickness of the gate insulating film 105c in contact with the semiconductor layer is preferably 0.1 nm to 10 nm (preferably 1 nm to 3 nm). With such a structure, the gettering efficiency of the metal element in the semiconductor layer is increased, and the adverse effect of the silicon nitride film on the semiconductor layer can be reduced. The insulating films to be stacked are preferably formed continuously at the same temperature without breaking the vacuum in the same chamber while switching the reaction gas. If formed continuously without breaking the vacuum, it is possible to prevent the interface between the stacked films from being contaminated.

ゲート絶縁膜105a、ゲート絶縁膜105b、ゲート絶縁膜105cは、酸化珪素(SiOx)、窒化珪素(SiNx)、酸化窒化珪素(SiOxNy)(x>y)、窒化酸化珪素(SiNxOy)(x>y)などを適宜用いることができる。更には、ゲート電極層103を陽極酸化して、ゲート絶縁膜105aの代わりに、陽極酸化膜を形成しても良い。なお、基板側から不純物などの拡散を防止するため、ゲート絶縁膜105aとしては、窒化珪素(SiNx)、窒化酸化珪素(SiNxOy)(x>y)などを用いて形成することが好ましい。また、ゲート絶縁膜105bとしては、酸化珪素(SiOx)、酸化窒化珪素(SiOxNy)(x>y)を用いて形成することが望ましい。なお、ゲート絶縁膜105bには、水素が含まれている。また、ゲート絶縁膜105cとしては窒化珪素膜(SiNx)、あるいは窒化酸化珪素膜(SiNxOy)(x>y)などを用いて形成することが好ましい。なお、低い成膜温度でゲートリーク電流に少ない緻密な絶縁膜を形成するには、アルゴンなどの希ガス元素を反応ガスに含ませ、形成される絶縁膜中に混入させると良い。本実施の形態では、SiH4、NH3を反応ガスとして窒化珪素膜を膜厚50nm〜140nmでゲート絶縁膜105aを形成し、SiH4及びN2Oを反応ガスとして酸化珪素膜を膜厚100nmでゲート絶縁膜105bを積層した後、SiH4、NH3を反応ガスとして窒化珪素膜を膜厚1nm〜3nmでゲート絶縁膜105cを形成する。なお、ゲート絶縁膜105a及びゲート絶縁膜105bの膜厚をそれぞれ50nm〜100nmとすると好ましい。また、ゲート絶縁膜105cはその形成条件によっては膜厚は極薄であり、膜として形態を保っていなくてもよい。 The gate insulating film 105a, the gate insulating film 105b, and the gate insulating film 105c are formed of silicon oxide (SiOx), silicon nitride (SiNx), silicon oxynitride (SiOxNy) (x> y), and silicon nitride oxide (SiNxOy) (x> y). ) And the like can be used as appropriate. Further, the gate electrode layer 103 may be anodized to form an anodized film instead of the gate insulating film 105a. Note that in order to prevent diffusion of impurities and the like from the substrate side, the gate insulating film 105a is preferably formed using silicon nitride (SiNx), silicon nitride oxide (SiNxOy) (x> y), or the like. The gate insulating film 105b is preferably formed using silicon oxide (SiOx) or silicon oxynitride (SiOxNy) (x> y). Note that the gate insulating film 105b contains hydrogen. The gate insulating film 105c is preferably formed using a silicon nitride film (SiNx), a silicon nitride oxide film (SiNxOy) (x> y), or the like. Note that in order to form a dense insulating film with low gate leakage current at a low deposition temperature, a rare gas element such as argon is preferably contained in the reaction gas and mixed into the formed insulating film. In this embodiment, a gate insulating film 105a is formed with a silicon nitride film having a thickness of 50 nm to 140 nm using SiH 4 and NH 3 as reaction gases, and a silicon oxide film is formed with a film thickness of 100 nm using SiH 4 and N 2 O as reaction gases. After stacking the gate insulating film 105b, a silicon nitride film is formed to a thickness of 1 nm to 3 nm using SiH 4 and NH 3 as reaction gases to form a gate insulating film 105c. Note that each of the gate insulating film 105a and the gate insulating film 105b preferably has a thickness of 50 nm to 100 nm. In addition, the gate insulating film 105c may be extremely thin depending on the formation conditions, and the gate insulating film 105c may not be kept in the form of a film.

次に半導体膜を形成する。半導体層の詳細な作製方法を図8を用いて説明する。半導体膜は25〜200nm(好ましくは30〜150nm)の厚さで公知の手段(スパッタ法、LPCVD法、またはプラズマCVD法等)により成膜すればよい。本実施の形態では、非晶質半導体膜を結晶化し、結晶性半導体膜とするものを用いるのが好ましい。     Next, a semiconductor film is formed. A detailed method for manufacturing the semiconductor layer will be described with reference to FIGS. The semiconductor film may be formed by a known means (a sputtering method, an LPCVD method, a plasma CVD method, or the like) with a thickness of 25 to 200 nm (preferably 30 to 150 nm). In this embodiment mode, it is preferable to use a crystallized semiconductor film obtained by crystallizing an amorphous semiconductor film.

半導体膜を形成する材料は、シランやゲルマンに代表される半導体材料ガスを用いて気相成長法やスパッタリング法で作製される非晶質半導体(以下「アモルファス半導体:AS」ともいう。)、該非晶質半導体を熱エネルギーを利用して結晶化させた多結晶半導体、或いはセミアモルファス(微結晶若しくはマイクロクリスタルとも呼ばれる。以下「SAS」ともいう。)半導体などを用いることができる。     As a material for forming the semiconductor film, an amorphous semiconductor (hereinafter also referred to as “amorphous semiconductor: AS”) manufactured by a vapor deposition method or a sputtering method using a semiconductor material gas typified by silane or germane, the non-material is used. A polycrystalline semiconductor obtained by crystallizing a crystalline semiconductor using thermal energy, a semi-amorphous (also referred to as microcrystal or microcrystal, hereinafter, also referred to as “SAS”) semiconductor, or the like can be used.

SASは、非晶質と結晶構造(単結晶、多結晶を含む)の中間的な構造を有し、自由エネルギー的に安定な第3の状態を有する半導体であって、短距離秩序を持ち格子歪みを有する結晶質な領域を含んでいる。少なくとも膜中の一部の領域には、0.5〜20nmの結晶領域を観測することが出来、珪素を主成分とする場合にはラマンスペクトルが520cm-1よりも低波数側にシフトしている。X線回折では珪素結晶格子に由来するとされる(111)、(220)の回折ピークが観測される。未結合手(ダングリングボンド)の中和剤として水素またはハロゲンを少なくとも1原子%またはそれ以上含ませている。SASは、珪化物気体をグロー放電分解(プラズマCVD)して形成する。珪化物気体としては、SiH4、その他にもSi26、SiH2Cl2、SiHCl3、SiCl4、SiF4などを用いることが可能である。またF2、GeF4を混合させても良い。この珪化物気体をH2、又は、H2とHe、Ar、Kr、Neから選ばれた一種または複数種の希ガス元素で希釈しても良い。希釈率は2〜1000倍の範囲、圧力は概略0.1Pa〜133Paの範囲、電源周波数は1MHz〜120MHz、好ましくは13MHz〜60MHzである。基板加熱温度は300℃以下が好ましく、100〜200℃の基板加熱温度でも形成可能である。ここで、主に成膜時に取り込まれる不純物元素として、酸素、窒素、炭素などの大気成分に由来する不純物は1×1020cm-3以下とすることが望ましく、特に、酸素濃度は5×1019cm-3以下、好ましくは1×1019cm-3以下となるようにすることが好ましい。また、ヘリウム、アルゴン、クリプトン、ネオンなどの希ガス元素を含ませて格子歪みをさらに助長させることで安定性が増し良好なSASが得られる。また半導体膜としてフッ素系ガスより形成されるSAS層に水素系ガスより形成されるSAS層を積層してもよい。 SAS is a semiconductor having an intermediate structure between amorphous and crystalline structures (including single crystal and polycrystal) and having a third state that is stable in terms of free energy and has a short-range order and a lattice. It includes a crystalline region with strain. A crystal region of 0.5 to 20 nm can be observed in at least a part of the film, and when silicon is the main component, the Raman spectrum shifts to a lower wave number side than 520 cm −1. Yes. In X-ray diffraction, diffraction peaks of (111) and (220) that are derived from the silicon crystal lattice are observed. As a neutralizing agent for dangling bonds, hydrogen or halogen is contained at least 1 atomic% or more. The SAS is formed by glow discharge decomposition (plasma CVD) of a silicide gas. As the silicide gas, SiH 4 , Si 2 H 6 , SiH 2 Cl 2 , SiHCl 3 , SiCl 4 , SiF 4, and the like can be used. Further, F 2 and GeF 4 may be mixed. This silicide gas may be diluted with H 2 , or H 2 and one or more kinds of rare gas elements selected from He, Ar, Kr, and Ne. The dilution rate is in the range of 2 to 1000 times, the pressure is in the range of approximately 0.1 Pa to 133 Pa, and the power supply frequency is 1 MHz to 120 MHz, preferably 13 MHz to 60 MHz. The substrate heating temperature is preferably 300 ° C. or lower, and can be formed even at a substrate heating temperature of 100 to 200 ° C. Here, as an impurity element mainly taken in at the time of film formation, it is desirable that impurities derived from atmospheric components such as oxygen, nitrogen, and carbon be 1 × 10 20 cm −3 or less, and in particular, the oxygen concentration is 5 × 10 5. It is preferable to be 19 cm −3 or less, preferably 1 × 10 19 cm −3 or less. Further, by adding a rare gas element such as helium, argon, krypton, or neon to further promote lattice distortion, stability is improved and a favorable SAS can be obtained. In addition, a SAS layer formed of a hydrogen-based gas may be stacked on a SAS layer formed of a fluorine-based gas as a semiconductor film.

なお、後の結晶化で良質な結晶構造を有する半導体膜を得るためには、図8に示す非晶質半導体膜404膜中に含まれる酸素、窒素などの不純物濃度を5×1018/cm3(以下、濃度はすべて二次イオン質量分析法(SIMS)にて測定した原子濃度として示す。)以下に低減させておくと良い。これらの不純物は、触媒元素と反応しやすく、後の結晶化を妨害する要因となり、また、結晶化後においても捕獲中心や再結合中心の密度を増加させる要因となる。 In order to obtain a semiconductor film having a good crystal structure by subsequent crystallization, the concentration of impurities such as oxygen and nitrogen contained in the amorphous semiconductor film 404 shown in FIG. 8 is set to 5 × 10 18 / cm. 3 (Hereinafter, all concentrations are shown as atomic concentrations measured by secondary ion mass spectrometry (SIMS)). These impurities are likely to react with the catalytic element, hinder subsequent crystallization, and increase the density of capture centers and recombination centers even after crystallization.

本実施の形態では、非晶質半導体膜、又はSAS膜に結晶化を助長する元素を用いた熱結晶化法を用いる。加熱方法としてGRTA(Gas Rapid Thermal Anneal)法、LRTA(Lamp Rapid Thermal Anneal)法等のRTA法がある。     In this embodiment mode, a thermal crystallization method using an element that promotes crystallization is used for an amorphous semiconductor film or a SAS film. As a heating method, there are RTA methods such as a GRTA (Gas Rapid Thermal Anneal) method and an LRTA (Lamp Rapid Thermal Anneal) method.

非晶質半導体膜への金属元素の導入の仕方としては、当該金属元素を非晶質半導体膜の表面又はその内部に存在させ得る手法であれば特に限定はなく、例えばスパッタ法、CVD法、プラズマ処理法(プラズマCVD法も含む)、吸着法、金属塩の溶液を塗布する方法、イオン注入法、イオンドーピング法を使用することができる。このうち溶液を用いる方法は簡便であり、金属元素の濃度調整が容易であるという点で有用である。また、このとき金属元素膜を形成する下地膜の表面のぬれ性を改善し、下地膜の表面全体に水溶液を行き渡らせるため、酸素雰囲気中でのUV光の照射、熱酸化法、ヒドロキシラジカルを含むオゾン水又は過酸化水素による処理等により、酸化膜を成膜することが望ましい。     The method of introducing the metal element into the amorphous semiconductor film is not particularly limited as long as the metal element can be present on the surface of the amorphous semiconductor film or inside the amorphous semiconductor film. For example, sputtering, CVD, Plasma treatment methods (including plasma CVD methods), adsorption methods, metal salt solution coating methods, ion implantation methods, and ion doping methods can be used. Among these, the method using a solution is simple and useful in that the concentration of the metal element can be easily adjusted. At this time, in order to improve the wettability of the surface of the base film on which the metal element film is formed and to spread the aqueous solution over the entire surface of the base film, irradiation with UV light in an oxygen atmosphere, thermal oxidation method, hydroxy radical It is desirable to form an oxide film by treatment with ozone water or hydrogen peroxide.

本実施の形態では、ゲート絶縁膜105c上に、結晶化を助長する元素としてNiを用い、Ni元素を重量換算で10ppmを含有した水溶液をスピンコーティング法により塗布し、金属膜403を形成する(図8(A)参照。)。結晶化を助長する元素としては、この珪素の結晶化を助長する金属元素としては鉄(Fe)、ニッケル(Ni)、チタン(Ti)、コバルト(Co)、ルテニウム(Ru)、ロジウム(Rh)、パラジウム(Pd)、オスニウム(Os)、イリジウム(Ir)、白金(Pt)、銅(Cu)及び金(Au)から選ばれた一種又は複数種類を用いて、金属膜403を形成することができる。金属膜403はその形成条件によっては膜厚が極薄であり、膜として形態を保っていなくてもよい。結晶化を助長させる効果が得られるように、後の工程で形成する非晶質半導体膜404に接して形成されればよい。     In this embodiment mode, a metal film 403 is formed over the gate insulating film 105c by applying Ni as an element for promoting crystallization and applying an aqueous solution containing 10 ppm of Ni in terms of weight by a spin coating method ( (See FIG. 8A.) As elements that promote crystallization, metal elements that promote crystallization of silicon include iron (Fe), nickel (Ni), titanium (Ti), cobalt (Co), ruthenium (Ru), and rhodium (Rh). The metal film 403 may be formed using one or more selected from palladium (Pd), osmium (Os), iridium (Ir), platinum (Pt), copper (Cu), and gold (Au). it can. The metal film 403 has an extremely thin film thickness depending on the formation conditions, and does not have to maintain the form as a film. In order to obtain an effect of promoting crystallization, the film may be formed in contact with the amorphous semiconductor film 404 formed in a later step.

金属膜403上に非晶質半導体膜404を形成する。非晶質半導体膜404としては、SiH4、H2の反応ガスにより形成する非晶質珪素を用いる。本実施の形態では、非晶質半導体膜404中の酸素濃度を5×1019atom/cm3以下、好ましくは2×1019atom/cm3以下で形成することにより、金属元素として添加したNiがゲッタリングしやすくなる。非晶質半導体膜404の膜厚は30nm〜150nmが好ましい。本実施の形態では、非晶質半導体膜404を150nm形成する。 An amorphous semiconductor film 404 is formed over the metal film 403. As the amorphous semiconductor film 404, amorphous silicon formed using a reactive gas of SiH 4 and H 2 is used. In this embodiment mode, Ni added as a metal element is formed by forming the amorphous semiconductor film 404 with an oxygen concentration of 5 × 10 19 atom / cm 3 or less, preferably 2 × 10 19 atom / cm 3 or less. Makes gettering easier. The thickness of the amorphous semiconductor film 404 is preferably 30 nm to 150 nm. In this embodiment mode, the amorphous semiconductor film 404 is formed with a thickness of 150 nm.

金属元素を用いた結晶化を行った場合、金属元素を低減、又は除去するためにゲッタリング工程を施す。金属膜403の金属元素が非晶質半導体膜404中に拡散し結晶化に寄与した後、金属元素を吸い込み自らに取り込む層として半導体膜を、非晶質半導体膜404に接して形成する。本実施の形態では、不純物を有する非晶質半導体膜をゲッタリングシンクとして金属元素を捕獲する。     When crystallization using a metal element is performed, a gettering step is performed in order to reduce or remove the metal element. After the metal element of the metal film 403 diffuses into the amorphous semiconductor film 404 and contributes to crystallization, a semiconductor film is formed in contact with the amorphous semiconductor film 404 as a layer that sucks the metal element into itself. In this embodiment mode, a metal element is captured using an amorphous semiconductor film having impurities as a gettering sink.

非晶質半導体膜404上にプラズマCVD法を用いて、半導体膜405a、半導体膜405bを形成する。半導体膜405a、半導体膜405bは不純物元素を有しており、不純物元素としてはn型を付与する不純物元素や希ガス元素などを用いることができ、例えばリン(P)、窒素(N)、ヒ素(As)、アンチモン(Sb)、ビスマス(Bi)、ヘリウム(He)、ネオン(Ne)、アルゴン(Ar)、Kr(クリプトン)、Xe(キセノン)から選ばれた一種または複数種を用いることができる。n型を付与する不純物元素を含むn型を有する半導体膜に、アルゴンなどの希ガス元素が含まれるように形成することもできる。本実施の形態では、半導体膜405aを半導体膜405bには、n型を付与する不純物元素(本実施の形態ではリンを用いる)が含まれており、半導体膜405aの不純物元素の濃度は、半導体膜405bより低くなるように形成されている。前記不純物元素は、CVD法などによって、不純物元素を含むように半導体膜を形成しても良いし、半導体膜を形成後に、イオンドーピング法などによって添加してもよい。また、本実施の形態において、非晶質半導体膜404、半導体膜405a、半導体膜405bは、同チャンバー内で真空を破らずに同一温度(本実施の形態では330℃)下で、反応ガスを切り変えながら連続的に形成する。非晶質半導体膜404を成膜後、半導体膜405a、半導体膜405bを形成する。 A semiconductor film 405a and a semiconductor film 405b are formed over the amorphous semiconductor film 404 by a plasma CVD method. The semiconductor films 405a and 405b have an impurity element, and an impurity element imparting n-type conductivity, a rare gas element, or the like can be used as the impurity element. For example, phosphorus (P), nitrogen (N), arsenic, or the like can be used. One or more selected from (As), antimony (Sb), bismuth (Bi), helium (He), neon (Ne), argon (Ar), Kr (krypton), and Xe (xenon) may be used. it can. The n-type semiconductor film containing an impurity element imparting n-type conductivity can be formed so as to contain a rare gas element such as argon. In this embodiment mode, the semiconductor film 405a and the semiconductor film 405b contain an impurity element imparting n-type conductivity (phosphorus is used in this embodiment mode). It is formed to be lower than the film 405b. The impurity element may be formed by a CVD method or the like so as to include the impurity element, or may be added by an ion doping method or the like after the semiconductor film is formed. Further, in this embodiment mode, the amorphous semiconductor film 404, the semiconductor film 405a, and the semiconductor film 405b are formed using the reactive gas at the same temperature (330 ° C. in this embodiment) without breaking the vacuum in the same chamber. Form continuously while cutting. After the amorphous semiconductor film 404 is formed, a semiconductor film 405a and a semiconductor film 405b are formed.

このときのn型を付与する不純物元素が含まれる半導体膜の不純物のプロファイルを図37に示す。図37(A)は、結晶性半導体膜903上に、プラズマCVD法によりn型を付与する不純物元素が含まれる半導体膜901a、901bを形成した時のn型を付与する不純物元素のプロファイル900aを示す。半導体膜901a、半導体膜901bは、半導体膜405a、半導体膜405bと対応しており、半導体膜901aはn型の低濃度不純物領域(n−領域ともいう)として形成され、半導体膜901bはn型の高濃度不純物領域(n+領域ともいう)として形成されている。よって半導体膜901a、半導体膜901bのそれぞれの膜において深さ方向に対して一定の濃度のn型を付与する不純物元素が分布しており、半導体膜901aの方が、半導体膜901bより低い濃度でn型を付与する不純物元素が分布している。n+領域である半導体膜901bは後にソース領域及びドレイン領域として機能し、n−領域である半導体膜901aはLDD(LightlyDoped Drain)領域として機能する。なお、n+領域とn−領域はそれぞれ作り分けているので界面が存在する。n+領域とn−領域の膜厚制御は、それぞれ各濃度の半導体膜の膜厚を制御することによって達成できる。     FIG. 37 shows the impurity profile of the semiconductor film containing the impurity element imparting n-type conductivity at this time. FIG. 37A shows a profile 900a of an impurity element imparting n-type when the semiconductor films 901a and 901b containing an impurity element imparting n-type are formed over the crystalline semiconductor film 903 by a plasma CVD method. Show. The semiconductor film 901a and the semiconductor film 901b correspond to the semiconductor film 405a and the semiconductor film 405b. The semiconductor film 901a is formed as an n-type low-concentration impurity region (also referred to as an n− region), and the semiconductor film 901b is an n-type. Is formed as a high concentration impurity region (also referred to as an n + region). Therefore, an impurity element imparting a constant concentration of n-type in the depth direction is distributed in each of the semiconductor film 901a and the semiconductor film 901b, and the semiconductor film 901a has a lower concentration than the semiconductor film 901b. An impurity element imparting n-type is distributed. The semiconductor film 901b which is an n + region later functions as a source region and a drain region, and the semiconductor film 901a which is an n− region functions as an LDD (Lightly Doped Drain) region. Note that an interface exists because the n + region and the n− region are separately formed. The film thickness control of the n + region and the n− region can be achieved by controlling the film thickness of each concentration of semiconductor film.

図37(A)で形成した半導体膜901a及び半導体膜901bにp型を付与する不純物元素としてボロンをイオンドープ法又はイオン注入法によって添加して半導体膜911を形成した時のp型を付与する不純物元素のプロファイル913を図38(A)に示す。p型を付与する不純物元素の濃度の方が、n型を付与する不純物元素の濃度より高く、半導体膜911はp型のを有する半導体膜となっているのがわかる。また、p型を付与する不純物元素は、チャネルドープされるため、結晶性半導体膜903にも添加されている。図38(A)に示すように、半導体膜911の表面付近は、p型を付与する不純物元素濃度が比較的が高いp型の不純物領域(p+領域ともいう)912bとなっており、一方、結晶性半導体膜903に近づくにつれ、p型を付与する不純物元素濃度が比較的減少しておりp型の低濃度不純物領域(p−領域ともいう)912aとなっている。     As the impurity element imparting p-type conductivity to the semiconductor film 901a and the semiconductor film 901b formed in FIG. 37A, boron is added by an ion doping method or an ion implantation method, so that the p-type when the semiconductor film 911 is formed is imparted. A profile 913 of the impurity element is illustrated in FIG. It can be seen that the concentration of the impurity element imparting p-type is higher than the concentration of the impurity element imparting n-type, and the semiconductor film 911 is a semiconductor film having p-type. Further, the impurity element imparting p-type conductivity is added to the crystalline semiconductor film 903 because it is channel-doped. As shown in FIG. 38A, the vicinity of the surface of the semiconductor film 911 is a p-type impurity region (also referred to as a p + region) 912b having a relatively high concentration of an impurity element imparting p-type, As the crystalline semiconductor film 903 is approached, the concentration of the impurity element imparting p-type is relatively reduced, and a p-type low-concentration impurity region (also referred to as p-region) 912a is formed.

一方、図37(B)は、結晶性半導体膜903上に、非晶質半導体、SAS、微結晶半導体、及び結晶性半導体から選ばれたいずれかの状態を有する膜の半導体膜を形成し、イオンドープ法又はイオン注入法により該半導体膜にn型を付与する不純物元素を添加して半導体膜902を形成した時のn型を付与する不純物元素のプロファイル900bを示す。図37(B)に示すように、半導体膜902の表面付近は、n型を付与する不純物元素濃度が比較的が高い。n型を付与する不純物元素濃度が1×1019/cm3以上の領域をn型の高濃度不純物領域(n+領域ともいう)904bと示す。一方、結晶性半導体膜903に近づくにつれ、n型を付与する不純物元素濃度が比較的減少している。n型を付与する不純物元素濃度が5×1017〜1×1019/cm3の領域をn型の低濃度不純物領域(n−領域ともいう)904aと示す。n+領域904bは後にソース領域及びドレイン領域として機能し、n−領域904aはLDD領域として機能する。なお、n+領域とn−領域それぞれの界面は存在せず、相対的なn型を付与する不純物元素濃度の濃度の大小によって変化する。このようにイオンドープ法又はイオン注入法により形成されたn型を付与する不純物元素が含まれる半導体膜902は、添加条件によって濃度プロファイルを制御することが可能であり、n+領域とn−領域の膜厚を適宜制御することが可能である。n+領域とn−領域を有することにより電界の緩和効果が大きくなり、ホットキャリア耐性を高めた薄膜トランジスタを形成することが可能となる。 On the other hand, in FIG. 37B, a semiconductor film having a state selected from an amorphous semiconductor, a SAS, a microcrystalline semiconductor, and a crystalline semiconductor is formed over the crystalline semiconductor film 903; A profile 900b of an impurity element imparting n-type when the semiconductor film 902 is formed by adding an impurity element imparting n-type to the semiconductor film by an ion doping method or an ion implantation method is shown. As shown in FIG. 37B, the concentration of an impurity element imparting n-type conductivity is relatively high in the vicinity of the surface of the semiconductor film 902. A region where the concentration of an impurity element imparting n-type conductivity is 1 × 10 19 / cm 3 or more is referred to as an n-type high-concentration impurity region (also referred to as an n + region) 904b. On the other hand, as the crystalline semiconductor film 903 is approached, the concentration of the impurity element imparting n-type decreases relatively. A region where the concentration of an impurity element imparting n-type conductivity is 5 × 10 17 to 1 × 10 19 / cm 3 is referred to as an n-type low-concentration impurity region (also referred to as an n− region) 904a. The n + region 904b functions as a source region and a drain region later, and the n− region 904a functions as an LDD region. Note that the interface between the n + region and the n− region does not exist, and changes depending on the concentration of the impurity element that imparts a relative n-type. In this manner, the semiconductor film 902 including the impurity element imparting n-type formed by the ion doping method or the ion implantation method can control the concentration profile depending on the addition conditions, and the n + region and the n− region The film thickness can be appropriately controlled. By having the n + region and the n− region, the effect of relaxing the electric field is increased, and a thin film transistor with improved hot carrier resistance can be formed.

図37(B)で形成した半導体膜902にp型を付与する不純物元素としてボロンをイオンドープ法又はイオン注入法によって添加して半導体膜921を形成した時のp型を付与する不純物元素のプロファイル923を図38(B)に示す。p型を付与する不純物元素の濃度の方が、n型を付与する不純物元素の濃度より高く、半導体膜921はp型を有する半導体膜(p型の不純物領域を有する半導体膜ともいえる)となっているのがわかる。また、p型を付与する不純物元素は、チャネルドープされるため、結晶性半導体膜903にも添加されている。図38(B)に示すように、半導体膜921の表面付近は、p型を付与する不純物元素濃度が比較的が高いp型の不純物領域(p+領域ともいう)922bとなっており、一方、結晶性半導体膜903に近づくにつれ、p型を付与する不純物元素濃度が比較的減少しておりp型の低濃度不純物領域(p−領域ともいう)922aとなっている。また、n型を付与する不純物元素の添加工程で、その添加条件によって、膜表面の不純物元素濃度が高くなっている場合がある。このような場合は、膜表面を薄くエッチングし、高不純物元素濃度領域の膜を除去してから、p型を付与する不純物元素を添加する工程を行えばよい。     Profile of the impurity element imparting p-type when boron is added to the semiconductor film 902 formed in FIG. 37B as an impurity element imparting p-type by an ion doping method or an ion implantation method. 923 is shown in FIG. The concentration of the impurity element imparting p-type is higher than the concentration of the impurity element imparting n-type, and the semiconductor film 921 is a p-type semiconductor film (also referred to as a semiconductor film having a p-type impurity region). I can see that Further, the impurity element imparting p-type conductivity is added to the crystalline semiconductor film 903 because it is channel-doped. As shown in FIG. 38B, the vicinity of the surface of the semiconductor film 921 is a p-type impurity region (also referred to as a p + region) 922b having a relatively high concentration of an impurity element imparting p-type conductivity, As the crystalline semiconductor film 903 is approached, the concentration of the impurity element imparting p-type is relatively reduced, and a p-type low-concentration impurity region (also referred to as p-region) 922a is formed. Further, in the step of adding an impurity element imparting n-type, the impurity element concentration on the film surface may be high depending on the addition conditions. In such a case, a process of adding an impurity element imparting p-type may be performed after the film surface is thinly etched and the film in the high impurity element concentration region is removed.

本実施の形態では、半導体膜405a、半導体膜405bとして、n型を付与する不純物元素(ドナー型元素)であるリンを含むn型を有する半導体膜をプラズマCVD法によって形成する。また、半導体膜405a、半導体膜405bに含まれるn型を付与する不純物元素の濃度を異ならせているので、半導体膜405aはn型の低濃度不純物領域となり、半導体膜405bはn型の高濃度不純物領域となっている。n型の低濃度不純物領域の不純物濃度は、1×1017〜3×1019/cm3、好ましくは1×1018〜1×1019/cm3、n型の高濃度不純物領域の不純物濃度は、その10倍から100倍が好ましく、1×1019〜3×1021/cm3とすることができる。またn型の低濃度不純物領域である半導体膜405aの膜厚は20〜200nm、代表的には50〜150nmであり、本実施の形態では、膜厚50nmで形成する。n型の高濃度不純物領域である半導体膜405bの膜厚は30〜100nm、代表的には40〜60nmであり、本実施の形態では、膜厚50nmで形成する。 In this embodiment, as the semiconductor film 405a and the semiconductor film 405b, an n-type semiconductor film containing phosphorus which is an impurity element imparting n-type (a donor element) is formed by a plasma CVD method. Further, since the concentration of the impurity element imparting n-type included in the semiconductor films 405a and 405b is different, the semiconductor film 405a becomes an n-type low-concentration impurity region, and the semiconductor film 405b has an n-type high concentration. It is an impurity region. The impurity concentration of the n-type low-concentration impurity region is 1 × 10 17 to 3 × 10 19 / cm 3 , preferably 1 × 10 18 to 1 × 10 19 / cm 3 , and the impurity concentration of the n-type high-concentration impurity region Is preferably 10 to 100 times, and can be 1 × 10 19 to 3 × 10 21 / cm 3 . The thickness of the semiconductor film 405a which is an n-type low concentration impurity region is 20 to 200 nm, typically 50 to 150 nm. In this embodiment, the semiconductor film 405a is formed with a thickness of 50 nm. The thickness of the semiconductor film 405b which is an n-type high concentration impurity region is 30 to 100 nm, typically 40 to 60 nm. In this embodiment, the semiconductor film 405b is formed with a thickness of 50 nm.

その後、熱処理を行い、非晶質半導体膜を結晶化して結晶性半導体膜406の形成と、結晶性半導体膜406中の金属元素を低減、又は除去するためにゲッタリング工程を同時に行なう。この場合、結晶化は半導体の結晶化を助長する金属元素が接した半導体膜の部分でシリサイドが形成され、それを核として結晶化が進行する。ここでは、脱水素化のための熱処理の後、結晶化とゲッタリング工程のための熱処理(550℃〜650℃で5分〜24時間)を行う。また、RTA、GRTAにより結晶化とゲッタリング工程を行っても良い。ここで、加熱にレーザ光照射を行わず結晶化することで、結晶性のばらつきを低減することが可能であり、後に形成されるTFTのばらつきを抑制することが可能である。又、本実施の形態では、不純物を有する非晶質半導体膜をゲッタリングシンクとして結晶性半導体膜406に接して形成しているため、金属元素は、図8(C)に示すように、矢印の方向へ加熱処理によって移動し、半導体膜405a、半導体膜405b中に捕獲される。半導体膜405a、半導体膜405bは金属元素を含む半導体膜408a、半導体膜408bとなる。本実施の形態では半導体膜408a、半導体膜408bにはn型を付与する不純物元素と、結晶化を助長する金属元素が含まれる。この工程により、結晶性半導体膜406中の結晶化を促進させる元素(本実施の形態ではニッケル元素)がデバイス特性に影響を与えない濃度、即ち膜中のニッケル濃度が1×1018/cm3以下、望ましくは1×1017/cm3以下とすることができる。また、ゲッタリング後の金属触媒が移動した半導体膜408a、半導体膜408bも加熱処理により結晶化される場合がある。なお、本実施の形態においては、ゲッタリング工程と共に、半導体膜408a、半導体膜408b中のn型を付与する不純物元素(ドナー型元素)の活性化を行っている。熱処理は窒素雰囲気下で行ってもよい。また、本実施の形態では、熱処理を550℃で4時間行うが、熱処理をRTA法により650℃で6分間で行ってもよい。 After that, heat treatment is performed, and the amorphous semiconductor film is crystallized to form the crystalline semiconductor film 406, and a gettering step is simultaneously performed to reduce or remove the metal element in the crystalline semiconductor film 406. In this case, in crystallization, silicide is formed in a portion of the semiconductor film in contact with a metal element that promotes crystallization of the semiconductor, and crystallization proceeds using the silicide as a nucleus. Here, after the heat treatment for dehydrogenation, heat treatment for crystallization and gettering steps (550 ° C. to 650 ° C. for 5 minutes to 24 hours) is performed. Further, the crystallization and gettering steps may be performed by RTA or GRTA. Here, by performing crystallization without laser light irradiation for heating, variation in crystallinity can be reduced, and variation in TFTs to be formed later can be suppressed. In this embodiment mode, since the amorphous semiconductor film containing impurities is formed in contact with the crystalline semiconductor film 406 as a gettering sink, the metal element is an arrow as shown in FIG. And is trapped in the semiconductor film 405a and the semiconductor film 405b. The semiconductor films 405a and 405b become a semiconductor film 408a and a semiconductor film 408b containing a metal element. In this embodiment, the semiconductor film 408a and the semiconductor film 408b include an impurity element imparting n-type conductivity and a metal element that promotes crystallization. Through this step, the concentration at which the element that promotes crystallization in the crystalline semiconductor film 406 (in this embodiment, nickel element) does not affect the device characteristics, that is, the nickel concentration in the film is 1 × 10 18 / cm 3. Hereinafter, it can be desirably 1 × 10 17 / cm 3 or less. In addition, the semiconductor film 408a and the semiconductor film 408b to which the metal catalyst after gettering has moved may be crystallized by heat treatment. Note that in this embodiment, an impurity element imparting n-type conductivity (a donor element) in the semiconductor film 408a and the semiconductor film 408b is activated together with the gettering step. The heat treatment may be performed in a nitrogen atmosphere. In this embodiment, the heat treatment is performed at 550 ° C. for 4 hours, but the heat treatment may be performed at 650 ° C. for 6 minutes by the RTA method.

このようにして得られた結晶性半導体膜406に対して、薄膜トランジスタのしきい値電圧を制御するために微量な不純物元素(ボロンまたはリン)のドーピングを行ってもよい。この不純物元素のドーピングは、結晶化工程の前の非晶質半導体膜に行ってもよいし、結晶性半導体膜406中の金属元素をゲッタリング工程によって軽減、除去した後行ってもよい。本実施の形態ではジボラン(B26)を質量分離しないでプラズマ励起したイオンドープ法でボロンを添加する。なお、質量分離を行うイオン注入法を用いてもよい。非晶質半導体膜の状態で不純物元素をドーピングすると、その後の結晶化のための加熱処理によって、不純物の活性化も行うことができる。また、ドーピングの際に生じる欠陥等も改善することができる。 The crystalline semiconductor film 406 thus obtained may be doped with a trace amount of an impurity element (boron or phosphorus) in order to control the threshold voltage of the thin film transistor. This doping of the impurity element may be performed on the amorphous semiconductor film before the crystallization process, or may be performed after the metal element in the crystalline semiconductor film 406 is reduced and removed by the gettering process. In this embodiment mode, boron is added by an ion doping method in which diborane (B 2 H 6 ) is plasma-excited without mass separation. Note that an ion implantation method in which mass separation is performed may be used. When the impurity element is doped in the state of the amorphous semiconductor film, the impurity can be activated by heat treatment for subsequent crystallization. In addition, defects and the like generated during doping can be improved.

次に結晶性半導体膜406、半導体膜408a、半導体膜408b上にフォトリソ工程を用いてレジストからなるマスクを形成し、微細に加工されたマスクを用いて結晶性半導体膜406、半導体膜408a、半導体膜408bをパターニングし、結晶性半導体層106、半導体層107a、半導体層107bを形成する。本実施の形態では、フォトマスクを作製し、フォトリソグラフィ法を用いたパターニング処理により、結晶性半導体層106、n型を有する半導体層107a、n型を有する半導体層107bを形成する(図4参照。)。フォトマスクはマスク102aを形成したときと同様にフォトリソ工程よって微細なパターンのマスクを形成すればよい。微細なパターンのマスクによって半導体膜は微細かつ精巧に所望な形状にパターニングすることができる。     Next, a resist mask is formed over the crystalline semiconductor film 406, the semiconductor film 408a, and the semiconductor film 408b using a photolithography process, and the crystalline semiconductor film 406, the semiconductor film 408a, and the semiconductor are formed using the finely processed mask. The film 408b is patterned to form the crystalline semiconductor layer 106, the semiconductor layer 107a, and the semiconductor layer 107b. In this embodiment mode, a photomask is manufactured, and a crystalline semiconductor layer 106, an n-type semiconductor layer 107a, and an n-type semiconductor layer 107b are formed by patterning treatment using a photolithography method (see FIG. 4). .) As for the photomask, a mask with a fine pattern may be formed by a photolithography process in the same manner as when the mask 102a is formed. The semiconductor film can be finely and finely patterned into a desired shape with a fine pattern mask.

パターニングの際のエッチング加工は、プラズマエッチング(ドライエッチング)又はウエットエッチングのどちらを採用しても良いが、大面積基板を処理するにはプラズマエッチングが適している。エッチングガスとしては、CF4、NF3、SF6、CHF3などのフッ素系又はCl2、BCl3、SiCl4もしくはCCl4などを代表とする塩素系ガス、あるいはO2のガスを用い、HeやArなどの不活性ガスを適宜加えても良い。また、大気圧放電のエッチング加工を適用すれば、局所的な放電加工も可能であり、基板の全面にマスク層を形成する必要はない。 As the etching process at the time of patterning, either plasma etching (dry etching) or wet etching may be employed, but plasma etching is suitable for processing a large area substrate. As an etching gas, a fluorine-based gas such as CF 4 , NF 3 , SF 6 , or CHF 3 , a chlorine-based gas typified by Cl 2 , BCl 3 , SiCl 4, CCl 4, or the like, or an O 2 gas is used. An inert gas such as Ar or Ar may be added as appropriate. Further, if an atmospheric pressure discharge etching process is applied, a local electric discharge process is also possible, and it is not necessary to form a mask layer on the entire surface of the substrate.

なお、以下の実施形態及び実施例のフォトリソグラフィ工程において、レジストを塗布する前に、半導体膜表面に、膜厚が数nm程度の絶縁膜を形成することが好ましい。この工程により半導体膜とレジストとが直接接触すること回避することが可能であり、不純物が半導体膜中に侵入するのを防止できる。なお、絶縁膜の形成方法としては、オゾン水等の酸化力のある溶液を塗布する方法、酸素プラズマ、オゾンプラズマを照射する方法等が挙げられる。 In the photolithography processes of the following embodiments and examples, it is preferable to form an insulating film having a thickness of several nanometers on the surface of the semiconductor film before applying the resist. By this step, it is possible to avoid direct contact between the semiconductor film and the resist, and impurities can be prevented from entering the semiconductor film. Note that examples of a method for forming the insulating film include a method of applying an oxidizing solution such as ozone water, a method of irradiating oxygen plasma, ozone plasma, and the like.

次に導電膜をスパッタリング法により形成し、導電膜上にフォトリソ工程を用いてレジストからなるマスクを形成する。マスクを用いて、ソース電極層又はドレイン電極層130、ソース電極層又はドレイン電極層108、容量配線層104を形成し、該ソース電極層又はドレイン電極層130、ソース電極層又はドレイン電極層108をマスクとして、結晶性半導体層106、n型を有する半導体層107a及びn型を有する半導体層107bをパターン加工して、半導体層115、n型を有する半導体層116a、n型を有する半導体層116b、n型を有する半導体層117a、n型を有する半導体層117bを形成する(図5参照。)。ソース電極層又はドレイン電極層130、ソース電極層又はドレイン電極層108を形成する工程も、前述したゲート電極層103とを形成したときと同様に形成することができる。ソース電極層又はドレイン電極層130は配線層としても機能する。   Next, a conductive film is formed by a sputtering method, and a resist mask is formed over the conductive film using a photolithography process. A source or drain electrode layer 130, a source or drain electrode layer 108, and a capacitor wiring layer 104 are formed using a mask, and the source or drain electrode layer 130 and the source or drain electrode layer 108 are formed. As a mask, the crystalline semiconductor layer 106, the n-type semiconductor layer 107a, and the n-type semiconductor layer 107b are patterned, so that the semiconductor layer 115, the n-type semiconductor layer 116a, the n-type semiconductor layer 116b, An n-type semiconductor layer 117a and an n-type semiconductor layer 117b are formed (see FIG. 5). The step of forming the source or drain electrode layer 130 and the source or drain electrode layer 108 can also be formed in the same manner as the gate electrode layer 103 is formed. The source or drain electrode layer 130 also functions as a wiring layer.

ソース電極層又はドレイン電極層130、ソース電極層又はドレイン電極層108を形成する導電性材料としては、Ag(銀)、Au(金)、Cu(銅)、W(タングステン)、Al(アルミニウム)等を主成分とした金属を用いることができる。また、透光性を有するインジウム錫酸化物(ITO)、インジウム錫酸化物と酸化珪素からなるITSO、有機インジウム、有機スズ、酸化亜鉛、窒化チタンなどを組み合わせても良い。   As a conductive material for forming the source or drain electrode layer 130 and the source or drain electrode layer 108, Ag (silver), Au (gold), Cu (copper), W (tungsten), Al (aluminum) The metal which has the main component etc. can be used. Further, light-transmitting indium tin oxide (ITO), ITSO made of indium tin oxide and silicon oxide, organic indium, organic tin, zinc oxide, titanium nitride, or the like may be combined.

ソース電極層又はドレイン電極層の形成方法について用いて説明する。ソース電極層又はドレイン電極層130及びソース電極層又はドレイン電極層108は、微細なパターンで形成されており、制御性よく形成しなければ形成不良によるショート等の不良を引き起こす。よって、本実施の形態では、半導体層上の微細なパターニングはフォトマスクを作製し、フォトリソグラフィ法を用いたパターニング処理により行う。図4で示すように、基板上にゲート電極層、ゲート絶縁膜、半導体層、n型を有する半導体層が形成されており、これらを覆うように導電膜を全面に形成する。導電膜は蒸着法、CVD法、スパッタ法などによって形成することができる。その後、レジストからなるマスクを形成する。レジストからなるマスクに、光を照射し、露光することによってを感光を行なう。本実施の形態ではポジ型の感光性のレジストを用いるため、露光された領域はエッチャントによって除去され、開口部が形成される。開口部を有するマスクを用いて導電膜をエッチングによりパターニングすることによって、ソース電極層又はドレイン電極層130、ソース電極層又はドレイン電極層108が形成される。   A method for forming the source electrode layer or the drain electrode layer will be described. The source or drain electrode layer 130 and the source or drain electrode layer 108 are formed in a fine pattern, and if not formed with good controllability, a defect such as a short circuit due to poor formation is caused. Therefore, in this embodiment mode, fine patterning on the semiconductor layer is performed by forming a photomask and performing patterning using a photolithography method. As shown in FIG. 4, a gate electrode layer, a gate insulating film, a semiconductor layer, and an n-type semiconductor layer are formed over a substrate, and a conductive film is formed over the entire surface so as to cover them. The conductive film can be formed by an evaporation method, a CVD method, a sputtering method, or the like. Thereafter, a resist mask is formed. The resist mask is exposed to light and exposed to light. Since a positive photosensitive resist is used in this embodiment mode, an exposed region is removed by an etchant, so that an opening is formed. By patterning the conductive film by etching using a mask having an opening, the source or drain electrode layer 130 and the source or drain electrode layer 108 are formed.

ソース電極層又はドレイン電極層、半導体層、ゲート電極層、ゲート絶縁膜を覆うようにパッシベーション膜となる絶縁膜109を成膜することが好ましい。絶縁膜109は、プラズマCVD法又はスパッタリング法などの薄膜形成法を用い、窒化珪素、酸化珪素、窒化酸化珪素、酸化窒化珪素、酸化窒化アルミニウム、または酸化アルミニウム、ダイアモンドライクカーボン(DLC)、窒素含有炭素(CN)、その他の絶縁性材料を用いて形成することができる。なお、パッシベーション膜は単層でも積層構造でもよい。ここでは、半導体層115の界面特性から酸化珪素、又は酸化窒化珪素を形成したのち、外部からの不純物が半導体素子内に侵入するのを防ぐため窒化珪素、又は窒化酸化珪素を形成する積層構造が好ましい。本実施の形態では、半導体層115に接して、酸化珪素膜を膜厚150nm形成した後、同チャンバー内でガス切り替えを行い連続的に窒化珪素膜を膜厚200nm形成する積層構造で絶縁膜109を形成する。     An insulating film 109 serving as a passivation film is preferably formed so as to cover the source or drain electrode layer, the semiconductor layer, the gate electrode layer, and the gate insulating film. The insulating film 109 is formed using a thin film formation method such as a plasma CVD method or a sputtering method, and contains silicon nitride, silicon oxide, silicon nitride oxide, silicon oxynitride, aluminum oxynitride, or aluminum oxide, diamond-like carbon (DLC), and nitrogen. It can be formed using carbon (CN) or other insulating materials. Note that the passivation film may be a single layer or a laminated structure. Here, a stacked structure in which silicon oxide or silicon oxynitride is formed from the interface characteristics of the semiconductor layer 115 and then silicon nitride or silicon nitride oxide is formed to prevent external impurities from entering the semiconductor element. preferable. In this embodiment mode, after forming a silicon oxide film with a thickness of 150 nm in contact with the semiconductor layer 115, the insulating film 109 has a stacked structure in which a gas is switched in the same chamber to continuously form a silicon nitride film with a thickness of 200 nm. Form.

この後、半導体層115を水素雰囲気又は窒素雰囲気で加熱して水素化することが好ましい。なお、窒素雰囲気で加熱する場合は、絶縁膜109として水素を含む絶縁膜を形成することが好ましい。     Thereafter, the semiconductor layer 115 is preferably hydrogenated by heating in a hydrogen atmosphere or a nitrogen atmosphere. Note that in the case of heating in a nitrogen atmosphere, an insulating film containing hydrogen is preferably formed as the insulating film 109.

次に、絶縁膜110を形成する。本実施の形態では、絶縁膜110を全面に形成し、レジスト等のマスクによって、エッチングしパターニングする。     Next, the insulating film 110 is formed. In this embodiment mode, the insulating film 110 is formed over the entire surface, and is etched and patterned using a mask such as a resist.

絶縁膜110は、酸化珪素、窒化珪素、酸化窒化珪素、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、酸化窒化アルミニウム、ダイアモンドライクカーボン(DLC)、窒素含有炭素膜(CN)その他の無機絶縁性材料、又はアクリル酸、メタクリル酸及びこれらの誘導体、又はポリイミド(polyimide)、芳香族ポリアミド、ポリベンゾイミダゾール(polybenzimidazole)、ベンゾシクロブテン、ポリシラザンなどの有機絶縁性材料、又はシロキサン系材料を出発材料として形成された珪素、酸素、水素からなる化合物のうちSi−O−Si結合を含む無機シロキサン、珪素上の水素がメチルやフェニルのような有機基によって置換された有機シロキサン系の絶縁材料で形成することができる。アクリル、ポリイミド等の感光性、非感光性の材料を用いて形成してもよい。     The insulating film 110 includes silicon oxide, silicon nitride, silicon oxynitride, aluminum oxide, aluminum nitride, aluminum oxynitride, diamond-like carbon (DLC), nitrogen-containing carbon film (CN), other inorganic insulating materials, or acrylic acid, Methacrylic acid and derivatives thereof, silicon, oxygen formed using organic insulating materials such as polyimide, aromatic polyamide, polybenzimidazole, benzocyclobutene, polysilazane, or siloxane-based materials as starting materials Among the compounds composed of hydrogen, inorganic siloxanes containing Si—O—Si bonds, and organic siloxane insulating materials in which hydrogen on silicon is replaced by organic groups such as methyl and phenyl can be used. You may form using photosensitive and non-photosensitive materials, such as an acryl and a polyimide.

本実施の形態では、絶縁膜110の材料としては、シリコン(Si)と酸素(O)との結合で骨格構造が構成され、置換基に水素、フッ素、アルキル基、または芳香族炭化水素のうち少なくとも1種を有する材料を用いた塗布膜を用いる。焼成した後の膜は、アルキル基を含む酸化珪素膜(SiOx)とも呼べる。     In this embodiment, as a material of the insulating film 110, a skeleton structure is formed by a bond of silicon (Si) and oxygen (O), and a substituent includes hydrogen, fluorine, an alkyl group, or an aromatic hydrocarbon. A coating film using a material having at least one kind is used. The fired film can also be called a silicon oxide film (SiOx) containing an alkyl group.

絶縁膜109及び絶縁膜110にソース電極層又はドレイン電極層108に達する開口部135と、ゲート絶縁膜105a、ゲート絶縁膜105b、ゲート絶縁膜105c、絶縁膜109、絶縁膜110に、画素電極層111に達する開口部136、ゲート電極層103に達する開口部137を形成する。この開口部もレジストからなるマスクを用いてエッチングし形成する。パターニングに用いるマスクは、フォトリソ工程を用いて形成する。このようにして形成した開口部135及び開口部137に配線層113を形成し、ソース電極層又はドレイン電極層108と画素電極層111を電気的に接続する。また、開口部137にもゲート電極層103と電気的に接続するようにゲート配線層112を形成する。ゲート配線層112を低抵抗な材料によって形成することで、ゲート電極層103が多少高抵抗の材料であっても、高速動作が可能となり、大きな電流も流すことができる。     An opening 135 reaching the source electrode layer or the drain electrode layer 108 in the insulating film 109 and the insulating film 110, and a pixel electrode layer in the gate insulating film 105 a, the gate insulating film 105 b, the gate insulating film 105 c, the insulating film 109, and the insulating film 110 An opening 136 reaching 111 and an opening 137 reaching the gate electrode layer 103 are formed. This opening is also formed by etching using a resist mask. A mask used for patterning is formed using a photolithography process. A wiring layer 113 is formed in the opening 135 and the opening 137 thus formed, and the source or drain electrode layer 108 and the pixel electrode layer 111 are electrically connected. The gate wiring layer 112 is also formed in the opening 137 so as to be electrically connected to the gate electrode layer 103. By forming the gate wiring layer 112 with a low-resistance material, even when the gate electrode layer 103 is a material with a relatively high resistance, high-speed operation is possible and a large current can flow.

以上の工程により、基板100上にボトムゲート型(逆スタガ型ともいう。)の薄膜トランジスタと画素電極が接続された液晶表示パネル用のTFT基板が完成する(図6参照)。また本実施の形態の薄膜トランジスタはチャネルエッチ型である。     Through the above steps, a TFT substrate for a liquid crystal display panel in which a bottom gate type (also referred to as an inverted stagger type) thin film transistor and a pixel electrode are connected to the substrate 100 is completed (see FIG. 6). The thin film transistor of this embodiment is a channel etch type.

次に、図1に示すように、画素電極層111を覆うように、印刷法やスピンコート法により、配向膜と呼ばれる絶縁膜114を形成する。図1は図2乃至6で示した上面図の線A―Bによる断面図であり、液晶表示パネルの完成図である。なお、絶縁膜114は、スクリーン印刷法やオフセット印刷法を用いれば、選択的に形成することができる。その後、ラビングを行う。続いて、シール材を液滴吐出法により画素を形成した周辺の領域に形成する(図示せず。)。     Next, as illustrated in FIG. 1, an insulating film 114 called an alignment film is formed by a printing method or a spin coating method so as to cover the pixel electrode layer 111. FIG. 1 is a cross-sectional view taken along line AB of the top view shown in FIGS. Note that the insulating film 114 can be selectively formed by a screen printing method or an offset printing method. Then, rubbing is performed. Subsequently, a sealing material is formed in a peripheral region where pixels are formed by a droplet discharge method (not shown).

その後、配向膜として機能する絶縁膜121、カラーフィルタとして機能する着色層122、対向電極として機能する導電体層123、偏光板125aが設けられた対向基板124とTFTを有する基板100とをスペーサを介して貼り合わせ、その空隙に液晶層120を設けることにより液晶表示パネルを作製することができる(図1参照。)。また、基板100にもTFTを有する面とは反対側の面に偏光板125bが設けられている。シール材にはフィラーが混入されていても良く、さらに対向基板124には、遮蔽膜(ブラックマトリクス)などが形成されていても良い。なお、液晶層を形成する方法として、ディスペンサ式(滴下式)や、対向基板124を貼り合わせてから毛細管現象を用いて液晶を注入するディップ式(汲み上げ式)を用いることができる。   After that, the insulating film 121 functioning as an alignment film, the colored layer 122 functioning as a color filter, the conductor layer 123 functioning as a counter electrode, the counter substrate 124 provided with the polarizing plate 125a, and the substrate 100 having TFTs are provided with spacers. And a liquid crystal display panel can be manufactured by providing the liquid crystal layer 120 in the gap (see FIG. 1). The substrate 100 is also provided with a polarizing plate 125b on the surface opposite to the surface having TFTs. A filler may be mixed in the sealing material, and a shielding film (black matrix) or the like may be formed on the counter substrate 124. Note that as a method of forming the liquid crystal layer, a dispenser type (dropping type) or a dip type (pumping type) in which liquid crystal is injected by using a capillary phenomenon after the counter substrate 124 is attached can be used.

ディスペンサ方式を採用した液晶滴下注入法を図22を用いて説明する。図22において、40は制御装置、42は撮像手段、43はヘッド、33は液晶、35、41はマーカー、34はバリア層、32はシール材、30はTFT基板、20は対向基板である。シール材32で閉ループを形成し、その中にヘッド43より液晶33を1回若しくは複数回滴下する。ヘッド43は複数のノズルを備えており、一度に多量の液晶材料を滴下することができるためスループットが向上する。そのとき、シール材32と液晶33とが反応することを防ぐため、バリア層34を設ける。続いて、真空中で基板を貼り合わせ、その後紫外線硬化を行って、液晶が充填された状態とする。   A liquid crystal dropping injection method employing a dispenser method will be described with reference to FIG. In FIG. 22, 40 is a control device, 42 is an imaging means, 43 is a head, 33 is a liquid crystal, 35 and 41 are markers, 34 is a barrier layer, 32 is a sealing material, 30 is a TFT substrate, and 20 is a counter substrate. A closed loop is formed by the sealing material 32, and the liquid crystal 33 is dropped from the head 43 once or plural times therein. The head 43 includes a plurality of nozzles, and a large amount of liquid crystal material can be dropped at a time, thereby improving the throughput. At that time, a barrier layer 34 is provided to prevent the sealing material 32 and the liquid crystal 33 from reacting. Subsequently, the substrates are bonded together in a vacuum, and thereafter UV curing is performed to fill the liquid crystal.

以上の工程で形成された画素部と外部の配線基板を接続するために接続部を形成する。大気圧又は大気圧近傍下で、酸素ガスを用いたアッシング処理により、接続部の絶縁体層を除去する。この処理は、酸素ガスと、水素、CF4、NF3、H2O、CHF3から選択された一つ又は複数とを用いて行う。本工程では、静電気による損傷や破壊を防止するために、対向基板を用いて封止した後に、アッシング処理を行っているが、静電気による影響が少ない場合には、どのタイミングで行っても構わない。 A connection portion is formed in order to connect the pixel portion formed in the above steps and an external wiring substrate. The insulator layer in the connection portion is removed by ashing using oxygen gas at or near atmospheric pressure. This treatment is performed using oxygen gas and one or more selected from hydrogen, CF 4 , NF 3 , H 2 O, and CHF 3 . In this step, in order to prevent damage and destruction due to static electricity, ashing is performed after sealing using the counter substrate. However, if there is little influence from static electricity, it may be performed at any timing. .

続いて、異方性導電体層を介して、液晶表示装置内の配線層が電気的に接続するように、接続用の配線基板を設ける。配線基板は、外部からの信号や電位を伝達する役目を担い、FPC(Flexible printed circuit)などを用いることができる。上記工程を経て、チャネルエッチ型のスイッチング用TFTと容量素子を含む液晶表示パネルが完成する。容量素子は、容量配線層104とゲート絶縁膜105a、ゲート絶縁膜105b、ゲート絶縁膜105cと画素電極層111とで形成される。   Subsequently, a wiring board for connection is provided so that the wiring layer in the liquid crystal display device is electrically connected via the anisotropic conductor layer. The wiring board plays a role of transmitting signals and potentials from the outside, and an FPC (Flexible printed circuit) or the like can be used. Through the above steps, a liquid crystal display panel including a channel etch type switching TFT and a capacitor is completed. The capacitor is formed of the capacitor wiring layer 104, the gate insulating film 105a, the gate insulating film 105b, the gate insulating film 105c, and the pixel electrode layer 111.

液晶表示装置内の配線層とFPCは端子電極層を用いて接続され、端子電極層はゲート電極層と同材料及び同工程、ソース電極層及びドレイン電極層を兼ねるソース配線層と同材料及び同工程、ゲート配線層と同材料同工程で、それぞれ作製することができる。FPCと液晶表示装置内の配線層との接続例を図42を用いて説明する。     The wiring layer in the liquid crystal display device and the FPC are connected using a terminal electrode layer. The terminal electrode layer is made of the same material and process as the gate electrode layer, and the same material and the same material as the source wiring layer that also serves as the source electrode layer and the drain electrode layer. The process and the gate wiring layer can be manufactured in the same material and the same process. A connection example between the FPC and a wiring layer in the liquid crystal display device will be described with reference to FIG.

図42において、基板1上に薄膜トランジスタ9及び画素電極層6が形成され、シール材3で対向基板8と張り合わされている。液晶表示装置内から延長してシール材外部に形成される配線層とFPC2b及びFPC2aは異方性導電膜7a、異方性導電膜7bによって接着されている。     In FIG. 42, a thin film transistor 9 and a pixel electrode layer 6 are formed on a substrate 1 and bonded to a counter substrate 8 with a sealing material 3. The wiring layer extending from the inside of the liquid crystal display device and formed outside the sealing material and the FPC 2b and FPC 2a are bonded by the anisotropic conductive film 7a and the anisotropic conductive film 7b.

図42(A1)、(B1)、(C1)は液晶表示装置の上面図であり、図42(A2)、(B2)、(C2)は図42(A1)、(B1)、(C1)における線O−P、線R−Qの断面図である。図42(A1)、(A2)において、端子電極層5a及び端子電極層5bはゲート電極層と同材料同工程で形成されている。端子電極層5aにシール材外部に延長して形成されたソース配線層4aが接続され、端子電極層5aとFPC2aとが異方性導電膜7aを介して接続されている。一方端子電極層5bにシール材外部に延長して形成されたゲート配線層4bが接続され、端子電極層5bとFPC2bとが異方性導電膜7bを介して接続されている。     42 (A1), (B1), and (C1) are top views of the liquid crystal display device, and FIGS. 42 (A2), (B2), and (C2) are FIGS. 42 (A1), (B1), and (C1). It is sectional drawing of line OP and line RQ in FIG. 42A1 and 42A2, the terminal electrode layer 5a and the terminal electrode layer 5b are formed using the same material and the same process as the gate electrode layer. A source wiring layer 4a formed to extend to the outside of the sealing material is connected to the terminal electrode layer 5a, and the terminal electrode layer 5a and the FPC 2a are connected via an anisotropic conductive film 7a. On the other hand, a gate wiring layer 4b formed to extend to the outside of the sealing material is connected to the terminal electrode layer 5b, and the terminal electrode layer 5b and the FPC 2b are connected via an anisotropic conductive film 7b.

図42(B1)、(B2)において、端子電極層55a及び端子電極層55bはソース配線層と同材料同工程で形成されている。端子電極層55aはシール材外部に延長して形成されたソース配線層で形成され、端子電極層55aとFPC2aとが異方性導電膜7aを介して接続されている。一方、端子電極層55bにシール材外部に延長して形成されたゲート配線層54bが接続され、端子電極層55bとFPC2bとが異方性導電膜7bを介して接続されている。     42B and 42B, the terminal electrode layer 55a and the terminal electrode layer 55b are formed using the same material and the same process as the source wiring layer. The terminal electrode layer 55a is formed of a source wiring layer formed to extend outside the sealing material, and the terminal electrode layer 55a and the FPC 2a are connected via an anisotropic conductive film 7a. On the other hand, a gate wiring layer 54b formed to extend to the outside of the sealing material is connected to the terminal electrode layer 55b, and the terminal electrode layer 55b and the FPC 2b are connected via an anisotropic conductive film 7b.

図42(C1)、(C2)において、端子電極層64a及び端子電極層64bはゲート配線層と同材料同工程で形成されている。シール材外部に延長して形成されたソース配線層65aに端子電極層64aが接続され、端子電極層64aとFPC2aとが異方性導電膜7aを介して接続されている。一方、端子電極層64bはシール材外部に延長して形成されたゲート配線層で形成され、端子電極層64bとFPC2bとが異方性導電膜7bを介して接続されている。     42 (C1) and 42 (C2), the terminal electrode layer 64a and the terminal electrode layer 64b are formed of the same material and process as the gate wiring layer. A terminal electrode layer 64a is connected to a source wiring layer 65a formed to extend outside the sealing material, and the terminal electrode layer 64a and the FPC 2a are connected via an anisotropic conductive film 7a. On the other hand, the terminal electrode layer 64b is formed of a gate wiring layer formed to extend outside the sealing material, and the terminal electrode layer 64b and the FPC 2b are connected via an anisotropic conductive film 7b.

本実施の形態では、スイッチングTFTはシングルゲート構造を示したが、ダブルゲート構造などのマルチゲート構造でもよい。   In this embodiment mode, the switching TFT has a single gate structure, but a multi-gate structure such as a double gate structure may be used.

以上の工程により、結晶性半導体膜を有する逆スタガ型薄膜トランジスタを形成することができる。本実施の形態で形成される薄膜トランジスタは、結晶性半導体膜で形成されるため非晶質半導体膜で形成される薄膜トランジスタと比較して移動度(2〜50cm2/Vsec程度)が高い。また、ソース領域及びドレイン領域には、一導電型を付与する不純物元素に加え、金属元素をも含む。このため、抵抗率の低いソース領域及びドレイン領域が形成できる。この結果、高速動作が必要な液晶表示装置を作製することが可能である。よってOCBモードのような応答速度が速く且つ高視野角な表示が可能な液晶表示装置を製造することが可能である。 Through the above steps, an inverted staggered thin film transistor having a crystalline semiconductor film can be formed. Since the thin film transistor formed in this embodiment is formed using a crystalline semiconductor film, it has higher mobility (about 2 to 50 cm 2 / Vsec) than a thin film transistor formed using an amorphous semiconductor film. In addition, the source region and the drain region include a metal element in addition to the impurity element imparting one conductivity type. For this reason, a source region and a drain region with low resistivity can be formed. As a result, a liquid crystal display device that requires high-speed operation can be manufactured. Therefore, it is possible to manufacture a liquid crystal display device that can display with a high response speed and a high viewing angle as in the OCB mode.

また、非晶質半導体膜で形成される薄膜トランジスタと比較して、しきい値のずれが生じにくく、薄膜トランジスタ特性のバラツキを低減することが可能である。   Further, compared to a thin film transistor formed using an amorphous semiconductor film, threshold shift is less likely to occur, and variations in thin film transistor characteristics can be reduced.

また、非晶質半導体膜の結晶化とゲッタリング工程を同時に行うことにより、工程の短縮化が可能である。   Further, by simultaneously performing the crystallization of the amorphous semiconductor film and the gettering process, the process can be shortened.

更には、ゲッタリング工程により、成膜段階で半導体膜中に混入する金属元素をもゲッタリングするため、オフ電流を低減することが可能である。このため、このようなTFTを液晶表示装置のスイッチング素子に設けることにより、コントラストを向上させることが可能である。   Further, since the metal element mixed in the semiconductor film in the film formation stage is also gettered by the gettering step, off current can be reduced. For this reason, it is possible to improve contrast by providing such a TFT in a switching element of a liquid crystal display device.

(実施の形態2)
本発明の実施の形態について、図9を用いて説明する。本実施の形態は、実施の形態1において、金属膜の形成箇所が異なる例である。よって、同一部分又は同様な機能を有する部分の繰り返しの説明は省略する。
(Embodiment 2)
An embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. This embodiment is an example in which the formation position of the metal film is different from that in the first embodiment. Therefore, repetitive description of the same portion or a portion having a similar function is omitted.

基板700上にゲート電極層701を形成し、ゲート電極層701を覆うようにゲート絶縁膜702a、ゲート絶縁膜702b及び、ゲート絶縁膜702cを形成する。ゲート絶縁膜702c上に非晶質半導体膜703を形成し、結晶化を助長する元素を有する金属膜704を形成する(図9(A)参照。)。次に、金属膜704上に不純物を有する半導体膜705a、半導体膜705bを形成する(図9(B)参照)。本実施の形態では、半導体膜705a、半導体膜705bとして、n型を付与する不純物元素(ドナー型元素)であるリンを含むn型を有する半導体膜をプラズマCVD法によって形成する。また、半導体膜705aは低濃度不純物を付与しており後にLDD領域として機能し、半導体膜705bは高濃度不純物を付与しおり後にソース領域及びドレイン領域として機能する。     A gate electrode layer 701 is formed over the substrate 700, and a gate insulating film 702a, a gate insulating film 702b, and a gate insulating film 702c are formed so as to cover the gate electrode layer 701. An amorphous semiconductor film 703 is formed over the gate insulating film 702c, and a metal film 704 having an element that promotes crystallization is formed (see FIG. 9A). Next, a semiconductor film 705a and a semiconductor film 705b having impurities are formed over the metal film 704 (see FIG. 9B). In this embodiment, as the semiconductor film 705a and the semiconductor film 705b, an n-type semiconductor film containing phosphorus which is an impurity element imparting n-type (a donor element) is formed by a plasma CVD method. Further, the semiconductor film 705a is provided with a low concentration impurity and later functions as an LDD region, and the semiconductor film 705b is provided with a high concentration impurity and later functions as a source region and a drain region.

その後、熱処理により、非晶質半導体膜703を結晶化して結晶性半導体膜706の形成と、結晶性半導体膜706中の金属元素を低減、又は除去するためにゲッタリング工程を同時に行なう。本実施の形態では、不純物を有する非晶質半導体膜をゲッタリングシンクとして結晶性半導体膜706に接して形成しているため、加熱処理により金属元素は、図9(C)に示すように、矢印の方向へ加熱処理によって移動し、半導体膜 705a、半導体膜705b中に捕獲される。半導体膜705a、半導体膜705bは金属元素を含む半導体膜707a、半導体膜707bとなる。本実施の形態では半導体膜707a、半導体膜707bにはn型を付与する不純物元素と、結晶化を助長する金属元素が含まれる。 After that, by heat treatment, the amorphous semiconductor film 703 is crystallized to form the crystalline semiconductor film 706, and a gettering step is simultaneously performed in order to reduce or remove the metal element in the crystalline semiconductor film 706. In this embodiment mode, an amorphous semiconductor film containing an impurity is formed in contact with the crystalline semiconductor film 706 as a gettering sink, so that the metal element is subjected to heat treatment as illustrated in FIG. The semiconductor film 705a and the semiconductor film 705b are captured by the heat treatment in the direction of the arrow. The semiconductor films 705a and 705b become a semiconductor film 707a and a semiconductor film 707b containing a metal element. In this embodiment, the semiconductor films 707a and 707b include an impurity element imparting n-type conductivity and a metal element that promotes crystallization.

次に、結晶性半導体膜706、半導体膜707a、半導体膜707bをフォトリソ工程を用いてパターニングし、結晶性半導体層708、半導体層709a、半導体層709bを形成する。その後、半導体層709b上に導電膜710を形成し、フォトリソ工程を用いてレジストによるマスク711a、マスク711bを形成する(図9(D)参照)。マスク711a、マスク711bを介して導電膜710をパターニングし、ソース電極層又はドレイン電極層712a、ソース電極層又はドレイン電極層712bを形成する。     Next, the crystalline semiconductor film 706, the semiconductor film 707a, and the semiconductor film 707b are patterned using a photolithography process, so that the crystalline semiconductor layer 708, the semiconductor layer 709a, and the semiconductor layer 709b are formed. After that, a conductive film 710 is formed over the semiconductor layer 709b, and a resist mask 711a and a mask 711b are formed using a photolithography process (see FIG. 9D). The conductive film 710 is patterned through the masks 711a and 711b, so that the source or drain electrode layer 712a and the source or drain electrode layer 712b are formed.

ソース電極層又はドレイン電極層712a、ソース電極層又はドレイン電極層712bをマスクとしてn型を有する半導体膜及び結晶性半導体膜をエッチングし、半導体層713、ソース領域またはドレイン領域として機能するn型を有する半導体層714b、半導体層715b、LDDとして機能するn型を有する半導体層714a、半導体層715aが形成される(図9(E)参照。)。     The n-type semiconductor film and the crystalline semiconductor film are etched using the source or drain electrode layer 712a and the source or drain electrode layer 712b as masks, so that the n-type functioning as the semiconductor layer 713 and the source or drain region is formed. The semiconductor layer 714b, the semiconductor layer 715b, the n-type semiconductor layer 714a functioning as the LDD, and the semiconductor layer 715a are formed (see FIG. 9E).

以上の工程で、金属元素により結晶化した結晶性半導体膜のゲッタリングを同時に行うことが出来、金属元素の軽減された半導体層を有する薄膜トランジスタを形成することができる。     Through the above steps, gettering of a crystalline semiconductor film crystallized with a metal element can be performed at the same time, and a thin film transistor having a semiconductor layer with reduced metal elements can be formed.

本実施の形態は、実施の形態1と組み合わせて用いることが可能である。     This embodiment can be used in combination with Embodiment 1.

(実施の形態3)
本発明の実施の形態について、図10を用いて説明する。本実施の形態は、実施の形態1において、チャネル保護型の薄膜トランジスタを有する液晶表示装置の例である。よって、同一部分又は同様な機能を有する部分の繰り返しの説明は省略する。
(Embodiment 3)
An embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. This embodiment is an example of the liquid crystal display device including the channel protective thin film transistor in Embodiment 1. Therefore, repetitive description of the same portion or a portion having a similar function is omitted.

基板720上にゲート電極層721を形成し、ゲート電極層721を覆うようにゲート絶縁膜722a、ゲート絶縁膜722b及び、ゲート絶縁膜722cを形成する。ゲート絶縁膜722c上に結晶化を助長する元素を有する金属膜723を形成し、非晶質半導体膜724を形成する(図10(A)参照)。非晶質半導体膜724上にチャネル保護膜を形成し、フォトリソ工程を用いてチャネル保護膜のパターニングを行い、チャネル保護層725を形成する。チャネル保護膜には、酸化珪素(SiOx)、窒化珪素(SiNx)、酸化窒化珪素(SiOxNy)(x>y)、窒化酸化珪素(SiNxOy)(x>y)などを適宜用いることができる。チャネル保護層725を形成することにより、ソース電極層、ドレイン電極層を形成する際にチャネル部の半導体層のエッチングを防ぐことが出来る。本実施例では、チャネル保護膜に窒化珪素を成膜して、チャネル保護層725を形成する(図10(B)参照)。     A gate electrode layer 721 is formed over the substrate 720, and a gate insulating film 722a, a gate insulating film 722b, and a gate insulating film 722c are formed so as to cover the gate electrode layer 721. A metal film 723 including an element that promotes crystallization is formed over the gate insulating film 722c, so that an amorphous semiconductor film 724 is formed (see FIG. 10A). A channel protective film is formed over the amorphous semiconductor film 724, and the channel protective film is patterned using a photolithography process, so that a channel protective layer 725 is formed. As the channel protective film, silicon oxide (SiOx), silicon nitride (SiNx), silicon oxynitride (SiOxNy) (x> y), silicon nitride oxide (SiNxOy) (x> y), or the like can be used as appropriate. By forming the channel protective layer 725, etching of the semiconductor layer in the channel portion can be prevented when the source electrode layer and the drain electrode layer are formed. In this embodiment, silicon nitride is formed on the channel protective film to form the channel protective layer 725 (see FIG. 10B).

次に、不純物を有する半導体膜726a、半導体膜726bを形成する(図10(C)参照)。本実施の形態では、半導体膜726a、半導体膜726bとして、n型を付与する不純物元素(ドナー型元素)であるリンを含むn型を有する半導体膜をプラズマCVD法によって形成する。また、半導体膜726aは低濃度不純物を付与しており、後にLDD領域として機能し、半導体膜726bは高濃度不純物を付与しおり、後にソース領域及びドレイン領域として機能する。   Next, a semiconductor film 726a and a semiconductor film 726b having impurities are formed (see FIG. 10C). In this embodiment, as the semiconductor film 726a and the semiconductor film 726b, an n-type semiconductor film containing phosphorus which is an impurity element imparting n-type (donor type element) is formed by a plasma CVD method. In addition, the semiconductor film 726a is provided with a low concentration impurity and later functions as an LDD region, and the semiconductor film 726b is provided with a high concentration impurity and functions later as a source region and a drain region.

その後、熱処理により、非晶質半導体膜を結晶化して結晶性半導体膜727の形成と、結晶性半導体膜727中の金属元素を低減、又は除去するためのゲッタリング工程を同時に行なう。本実施の形態では、不純物を有する非晶質半導体膜をゲッタリングシンクとして結晶性半導体膜727に接して形成しているため、加熱処理により金属元素は、図10(D)に示すように、矢印の方向へ加熱処理によって移動し、半導体膜726a、半導体膜726b中に捕獲される。半導体膜726a、半導体膜726bは金属元素を含む半導体膜728a、半導体膜728bとなる。本実施の形態では半導体膜728a、半導体膜728bにはn型を付与する不純物元素と、結晶化を助長する金属元素が含まれる。   After that, by heat treatment, the amorphous semiconductor film is crystallized to form the crystalline semiconductor film 727 and a gettering step for reducing or removing the metal element in the crystalline semiconductor film 727 is performed at the same time. In this embodiment mode, an amorphous semiconductor film having an impurity is formed in contact with the crystalline semiconductor film 727 as a gettering sink, so that the metal element is subjected to heat treatment as illustrated in FIG. It moves by the heat treatment in the direction of the arrow and is trapped in the semiconductor film 726a and the semiconductor film 726b. The semiconductor films 726a and 726b are a semiconductor film 728a and a semiconductor film 728b containing a metal element. In this embodiment, the semiconductor film 728a and the semiconductor film 728b include an impurity element imparting n-type conductivity and a metal element that promotes crystallization.

次に、結晶性半導体膜727、半導体膜728a、半導体膜728bをフォトリソ工程を用いてレジストによるマスクを作製し、マスクを用いてパターニングし、結晶性半導体層729、半導体層730a、半導体層730bを形成する。その後、半導体層730b上に導電膜731を形成し、フォトリソ工程を用いてレジストによるマスク732a、マスク732bを形成する(図10(E)参照)。マスク732a、マスク732bを介して導電膜731をパターニングし、ソース電極層又はドレイン電極層733a、ソース電極層又はドレイン電極層733bを形成する。     Next, the crystalline semiconductor film 727, the semiconductor film 728a, and the semiconductor film 728b are formed using a resist mask by a photolithography process and patterned using the mask, so that the crystalline semiconductor layer 729, the semiconductor layer 730a, and the semiconductor layer 730b are formed. Form. After that, a conductive film 731 is formed over the semiconductor layer 730b, and a resist mask 732a and a mask 732b are formed using a photolithography process (see FIG. 10E). The conductive film 731 is patterned through the masks 732a and 732b, so that the source or drain electrode layer 733a and the source or drain electrode layer 733b are formed.

ソース電極層又はドレイン電極層733a、ソース電極層又はドレイン電極層733bをマスクとしてn型を有する半導体膜をエッチングし、ソース領域またはドレイン領域として機能するn型を有する半導体層735b、半導体層736b、LDDとして機能するn型を有する半導体層735a、半導体層736aが形成される(図10(F)参照。)。     An n-type semiconductor film is etched using the source or drain electrode layer 733a and the source or drain electrode layer 733b as a mask, and an n-type semiconductor layer 735b and a semiconductor layer 736b functioning as a source or drain region, An n-type semiconductor layer 735a and a semiconductor layer 736a functioning as an LDD are formed (see FIG. 10F).

以上の工程で、チャネル部の半導体層がエッチングされない薄膜トランジスタを作製することが出来る。又、金属元素により結晶化した結晶性半導体膜のゲッタリングを同時に行うことにより、工程を短縮して、金属元素の軽減された半導体層を有する薄膜トランジスタを形成することができる。     Through the above process, a thin film transistor in which the semiconductor layer in the channel portion is not etched can be manufactured. In addition, by performing gettering of a crystalline semiconductor film crystallized with a metal element at the same time, a process can be shortened and a thin film transistor having a semiconductor layer with reduced metal element can be formed.

この後、実施の形態1と同様の工程により、基板720上にボトムゲート型(逆スタガ型ともいう。)の薄膜トランジスタと画素電極が接続された液晶表示パネル用のTFT基板が完成する(図7参照)。なお、本実施の形態の薄膜トランジスタはチャネル保護型である。   After that, a TFT substrate for a liquid crystal display panel in which a bottom gate type (also referred to as an inverted stagger type) thin film transistor and a pixel electrode are connected to the substrate 720 is completed by the same process as in Embodiment Mode 1 (FIG. 7). reference). Note that the thin film transistor of this embodiment is a channel protection type.

(実施の形態4)
本発明の実施の形態について、図11を用いて説明する。本実施の形態は、実施の形態2において、チャネル保護型の薄膜トランジスタを有する液晶表示装置の例である。よって、同一部分又は同様な機能を有する部分の繰り返しの説明は省略する。
(Embodiment 4)
An embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. This embodiment is an example of a liquid crystal display device including channel protective thin film transistors in Embodiment 2. Therefore, repetitive description of the same portion or a portion having a similar function is omitted.

基板740上にゲート電極層741を形成し、ゲート電極層741を覆うようにゲート絶縁膜742a、ゲート絶縁膜742b及び、ゲート絶縁膜742cを形成する。ゲート絶縁膜742c上に非晶質半導体膜743を形成し、結晶化を助長する元素を有する金属膜744を形成する(図11(A)参照)。非晶質半導体膜743上にチャネル保護膜を形成し、フォトリソ工程を用いてチャネル保護膜のパターニングを行い、チャネル保護層745を形成する。チャネル保護膜には、酸化珪素(SiOx)、窒化珪素(SiNx)、酸化窒化珪素(SiOxNy)(x>y)、窒化酸化珪素(SiNxOy)(x>y)などを適宜用いることができる。チャネル保護層745を形成することにより、ソース電極層、ドレイン電極層を形成する際にチャネル部の半導体層のエッチングを防ぐことが出来る。本実施例では、チャネル保護膜に窒化珪素を成膜して、チャネル保護層745を形成する(図11(B)参照)。     A gate electrode layer 741 is formed over the substrate 740, and a gate insulating film 742a, a gate insulating film 742b, and a gate insulating film 742c are formed so as to cover the gate electrode layer 741. An amorphous semiconductor film 743 is formed over the gate insulating film 742c, and a metal film 744 having an element that promotes crystallization is formed (see FIG. 11A). A channel protective film is formed over the amorphous semiconductor film 743, and the channel protective film is patterned using a photolithography process, so that a channel protective layer 745 is formed. As the channel protective film, silicon oxide (SiOx), silicon nitride (SiNx), silicon oxynitride (SiOxNy) (x> y), silicon nitride oxide (SiNxOy) (x> y), or the like can be used as appropriate. By forming the channel protective layer 745, etching of the semiconductor layer in the channel portion can be prevented when the source electrode layer and the drain electrode layer are formed. In this embodiment, silicon nitride is formed as a channel protective film to form a channel protective layer 745 (see FIG. 11B).

次に、不純物を有する半導体膜746a、半導体膜746bを形成する(図11(C)参照)。本実施の形態では、半導体膜746a、半導体膜746bとして、n型を付与する不純物元素(ドナー型元素)であるリンを含むn型を有する半導体膜をプラズマCVD法によって形成する。また、半導体膜746aは低濃度不純物を付与しており、後にLDD領域として機能し、半導体膜746bは高濃度不純物を付与しおり、後にソース領域及びドレイン領域として機能する。   Next, a semiconductor film 746a and a semiconductor film 746b having impurities are formed (see FIG. 11C). In this embodiment, as the semiconductor film 746a and the semiconductor film 746b, an n-type semiconductor film containing phosphorus which is an impurity element imparting n-type (donor type element) is formed by a plasma CVD method. The semiconductor film 746a is added with a low concentration impurity and functions later as an LDD region, and the semiconductor film 746b is added with a high concentration impurity and functions as a source region and a drain region later.

その後、熱処理により、非晶質半導体膜を結晶化して結晶性半導体膜747の形成と、結晶性半導体膜747中の金属元素を低減、又は除去するためのゲッタリング工程を同時に行なう。本実施の形態では、不純物を有する非晶質半導体膜をゲッタリングシンクとして結晶性半導体膜747に接して形成しているため、加熱処理により金属元素は、図11(D)に示すように、矢印の方向へ加熱処理によって移動し、半導体膜746a、半導体膜746b中に捕獲される。半導体膜746a、半導体膜746bは金属元素を含む半導体膜748a、半導体膜748bとなる。本実施の形態では半導体膜748a、半導体膜748bにはn型を付与する不純物元素と、結晶化を助長する金属元素が含まれる。   After that, by heat treatment, the amorphous semiconductor film is crystallized to form the crystalline semiconductor film 747 and a gettering step for reducing or removing the metal element in the crystalline semiconductor film 747 is performed at the same time. In this embodiment mode, an amorphous semiconductor film having an impurity is formed in contact with the crystalline semiconductor film 747 as a gettering sink, so that the metal element is formed by heat treatment as illustrated in FIG. It moves by heat treatment in the direction of the arrow and is trapped in the semiconductor film 746a and the semiconductor film 746b. The semiconductor films 746a and 746b become a semiconductor film 748a and a semiconductor film 748b containing a metal element. In this embodiment, the semiconductor films 748a and 748b include an impurity element imparting n-type conductivity and a metal element that promotes crystallization.

次に、結晶性半導体膜747、半導体膜748a、半導体膜748bをフォトリソ工程を用いてレジストによるマスクを作製し、マスクを用いてパターニングし、結晶性半導体層749、半導体層750a、半導体層750bを形成する。その後、半導体層750b上に導電膜751を形成し、フォトリソ工程を用いてレジストによるマスク752a、マスク752bを形成する(図11(E)参照)。マスク752a、マスク752bを介して導電膜751をパターニングし、ソース電極層又はドレイン電極層753a、ソース電極層又はドレイン電極層753bを形成する。     Next, the crystalline semiconductor film 747, the semiconductor film 748a, and the semiconductor film 748b are formed using a resist mask by a photolithography process and patterned using the mask, so that the crystalline semiconductor layer 749, the semiconductor layer 750a, and the semiconductor layer 750b are formed. Form. After that, a conductive film 751 is formed over the semiconductor layer 750b, and a resist mask 752a and a mask 752b are formed using a photolithography process (see FIG. 11E). The conductive film 751 is patterned through the mask 752a and the mask 752b, so that the source or drain electrode layer 753a and the source or drain electrode layer 753b are formed.

ソース電極層又はドレイン電極層753a、ソース電極層又はドレイン電極層753bをマスクとしてn型を有する半導体膜をエッチングし、ソース領域またはドレイン領域として機能するn型を有する半導体層755b、半導体層756b、LDDとして機能するn型を有する半導体層755a、半導体層756aが形成される(図11(F)参照。)。     An n-type semiconductor film is etched using the source or drain electrode layer 753a and the source or drain electrode layer 753b as a mask, and an n-type semiconductor layer 755b and a semiconductor layer 756b functioning as a source or drain region, An n-type semiconductor layer 755a and a semiconductor layer 756a functioning as an LDD are formed (see FIG. 11F).

以上の工程で、チャネル部がエッチングされない薄膜トランジスタを作製することが出来る。又、金属元素により結晶化した結晶性半導体膜のゲッタリングを同時に行うことにより、金属元素の軽減された半導体層を有する薄膜トランジスタを形成することができる。     Through the above process, a thin film transistor in which a channel portion is not etched can be manufactured. In addition, by performing gettering of a crystalline semiconductor film crystallized with a metal element at the same time, a thin film transistor having a semiconductor layer with reduced metal element can be formed.

この後、実施の形態1と同様の工程により、基板740上にボトムゲート型(逆スタガ型ともいう。)の薄膜トランジスタと画素電極が接続された液晶表示パネル用のTFT基板が完成する(図7参照)。また本実施の形態の薄膜トランジスタはチャネル保護型である。   Thereafter, a TFT substrate for a liquid crystal display panel in which a bottom gate type (also referred to as an inverted stagger type) thin film transistor and a pixel electrode are connected to the substrate 740 is completed by the same process as that in Embodiment Mode 1 (FIG. 7). reference). Further, the thin film transistor of this embodiment is a channel protection type.

(実施の形態5)
本発明の実施の形態について、図12を用いて説明する。本実施の形態は、実施の形態1において、結晶性半導体膜のゲッタリング工程が異なる例である。よって、同一部分又は同様な機能を有する部分の繰り返しの説明は省略する。
(Embodiment 5)
An embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. This embodiment is an example in which the gettering process of the crystalline semiconductor film is different from that in Embodiment 1. Therefore, repetitive description of the same portion or a portion having a similar function is omitted.

基板760上にゲート電極層761を形成し、ゲート電極層761を覆うようにゲート絶縁膜762a及びゲート絶縁膜762bを形成する。なお、図12に示すように、ゲート絶縁膜762b上に膜厚の薄いゲート絶縁膜を形成し、ゲート絶縁層を3層構造とする。ゲート絶縁膜762b上に金属膜763を形成し、非晶質半導体膜764を形成する(図12(A)参照。)。結晶化を助長するための金属元素をゲッタリンするゲッタリング層として、希ガス元素を不純物元素として含む半導体層765を形成する(図12(B)参照。)。希ガス元素は、ヘリウム、アルゴン、キセノン、クリプトンなどを用いることができ、本実施の形態ではアルゴンを不純物元素として含んだ半導体膜を形成する。     A gate electrode layer 761 is formed over the substrate 760, and a gate insulating film 762a and a gate insulating film 762b are formed so as to cover the gate electrode layer 761. Note that as illustrated in FIG. 12, a thin gate insulating film is formed over the gate insulating film 762b, and the gate insulating layer has a three-layer structure. A metal film 763 is formed over the gate insulating film 762b, and an amorphous semiconductor film 764 is formed (see FIG. 12A). As a gettering layer for gettering a metal element for promoting crystallization, a semiconductor layer 765 including a rare gas element as an impurity element is formed (see FIG. 12B). As the rare gas element, helium, argon, xenon, krypton, or the like can be used. In this embodiment, a semiconductor film containing argon as an impurity element is formed.

その後加熱処理により非晶質半導体膜764を結晶化し、結晶性半導体膜766を形成すると同時に、結晶性半導体膜766中に含まれる金属元素は図12(C)の矢印の方向に移動し、半導体膜765中に捕獲され、半導体膜765は金属元素を有する半導体膜775となる。よって膜中に含まれる金属元素が軽減された結晶性半導体膜766が形成される。そして、ゲッタリングシンクとなっていた半導体膜775、及び半導体膜775上に形成された酸化膜をフッ酸等により除去し、金属元素が低減、又は除去された結晶性半導体膜766を得ることができる。本実施の形態では、ゲッタリングシンクとなった半導体膜775の除去をTMAH(Tetramethyl ammonium hydroxide)を用いて行う。結晶性半導体膜766上に、図12(D)に示すように一導電型を有する半導体膜767を形成し、結晶性半導体膜766、半導体膜767をフォトリソ工程を用いてレジストによるマスクを作製し、マスクを用いてパターニングし、結晶性半導体層768、半導体層769を形成する。なお、本実施の形態では、一導電型を有する半導体膜767としてn型を有する半導体膜を形成する。その後、半導体層769上に導電膜770を形成し、フォトリソ工程を用いてレジストによるマスク771a、マスク771bを用いてパターニングした後、ソース電極層又はドレイン電極層772a、ソース電極層又はドレイン電極層772bを形成する(図12(E)参照。)。   After that, the amorphous semiconductor film 764 is crystallized by heat treatment to form the crystalline semiconductor film 766. At the same time, the metal element contained in the crystalline semiconductor film 766 moves in the direction of the arrow in FIG. The semiconductor film 765 is captured in the film 765 and becomes a semiconductor film 775 containing a metal element. Accordingly, a crystalline semiconductor film 766 with reduced metal elements contained in the film is formed. Then, the semiconductor film 775 serving as the gettering sink and the oxide film formed over the semiconductor film 775 are removed with hydrofluoric acid or the like, so that the crystalline semiconductor film 766 from which the metal element is reduced or removed can be obtained. it can. In this embodiment mode, the semiconductor film 775 serving as a gettering sink is removed using TMAH (Tetramethyl ammonium hydroxide). A semiconductor film 767 having one conductivity type is formed over the crystalline semiconductor film 766 as shown in FIG. 12D, and a mask made of a resist is formed using the photolithography process for the crystalline semiconductor film 766 and the semiconductor film 767. Then, patterning is performed using a mask to form a crystalline semiconductor layer 768 and a semiconductor layer 769. Note that in this embodiment, a semiconductor film having n-type conductivity is formed as the semiconductor film 767 having one conductivity type. After that, a conductive film 770 is formed over the semiconductor layer 769 and patterned using a resist mask 771a and a mask 771b using a photolithography process, and then a source or drain electrode layer 772a, a source or drain electrode layer 772b. (See FIG. 12E).

ソース電極層又はドレイン電極層772a、ソース電極層又はドレイン電極層772bをマスクとしてn型を有する半導体膜及び結晶性半導体膜をエッチングし、半導体層773及びソース領域またはドレイン領域として機能するn型を有する半導体層774a、n型を有する半導体層774bが形成される(図12(F)参照。)。     The n-type semiconductor film and the crystalline semiconductor film are etched using the source or drain electrode layer 772a and the source or drain electrode layer 772b as masks, and the n-type functioning as the semiconductor layer 773 and the source or drain region is formed. A semiconductor layer 774a and an n-type semiconductor layer 774b are formed (see FIG. 12F).

以上の工程で、金属元素により結晶化した結晶性半導体膜のゲッタリングを同時に行うことにより、金属元素の軽減された半導体層を有し、かつソース領域またはドレイン領域として機能する一導電型を有する半導体層中に金属元素の含まれない薄膜トランジスタを形成することができる。     Through the above steps, a crystalline semiconductor film crystallized with a metal element is simultaneously gettered to have a semiconductor layer with reduced metal elements and one conductivity type that functions as a source region or a drain region. A thin film transistor containing no metal element can be formed in the semiconductor layer.

本実施の形態は、実施の形態1と組み合わせて用いることが可能である。     This embodiment can be used in combination with Embodiment 1.

(実施の形態6)
本発明の実施の形態として、図13を用いて説明する。本実施の形態は、nチャネル型薄膜トランジスタ及びpチャネル型薄膜トランジスタの2種類の薄膜トランジスタを作製する例である。よって、同一部分又は同様な機能を有する部分の繰り返しの説明は省略する。
(Embodiment 6)
An embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. This embodiment is an example of manufacturing two types of thin film transistors: an n-channel thin film transistor and a p-channel thin film transistor. Therefore, repetitive description of the same portion or a portion having a similar function is omitted.

基板430上にゲート電極層431a、ゲート電極層431bを形成しゲート絶縁膜432a、ゲート絶縁膜432bを形成する。なお、図13に示すように、ゲート絶縁膜432b上に膜厚の薄いゲート絶縁膜を形成し、ゲート絶縁層を3層構造とする。ゲート絶縁膜432b上に金属膜433を形成する。金属膜433上に非晶質半導体膜434を形成し、n型を有する半導体膜435を形成した後、加熱処理を行う。(図13(A)参照。)。   A gate electrode layer 431a and a gate electrode layer 431b are formed over the substrate 430, and a gate insulating film 432a and a gate insulating film 432b are formed. Note that as illustrated in FIG. 13, a thin gate insulating film is formed over the gate insulating film 432b, and the gate insulating layer has a three-layer structure. A metal film 433 is formed over the gate insulating film 432b. After the amorphous semiconductor film 434 is formed over the metal film 433 and the n-type semiconductor film 435 is formed, heat treatment is performed. (See FIG. 13A.)

加熱処理により、非晶質半導体膜は結晶化され結晶性半導体膜が形成されると同時に、結晶性半導体膜中に含まれる金属元素はゲッタリングされ、矢印の方向に移動しn型を有する半導体膜437中に捕獲され、結晶性半導体膜436が形成される。(図13(B)参照。)。結晶性半導体膜436及びn型を有する半導体膜437をパターニングし、結晶性半導体層438a、結晶性半導体層438bを形成する。その後、結晶性半導体層438a及びn型を有する半導体層439を覆うマスク440a、結晶性半導体層438b中のチャネル形成領域上のn型を有する半導体層446を覆うマスク440bを形成し、p型を付与する不純物元素441をn型を有する半導体層に添加する。n型を有する半導体層は、n型を付与する不純物元素の濃度の2〜10倍の濃度となるようにp型を付与する不純物元素を添加することによって、p型を有する半導体層にその導電型が反転し、p型の不純物領域447a、p型の不純物領域447bを形成することができる(図13(C)参照。)。   By the heat treatment, the amorphous semiconductor film is crystallized to form the crystalline semiconductor film, and at the same time, the metal element contained in the crystalline semiconductor film is gettered and moves in the direction of the arrow to have the n-type semiconductor. A crystalline semiconductor film 436 is formed by being trapped in the film 437. (See FIG. 13B.) The crystalline semiconductor film 436 and the n-type semiconductor film 437 are patterned to form a crystalline semiconductor layer 438a and a crystalline semiconductor layer 438b. After that, a mask 440a covering the crystalline semiconductor layer 438a and the n-type semiconductor layer 439, and a mask 440b covering the n-type semiconductor layer 446 over the channel formation region in the crystalline semiconductor layer 438b are formed, and the p-type is formed. An impurity element 441 to be added is added to the n-type semiconductor layer. The semiconductor layer having n-type conductivity is added to the p-type semiconductor layer by adding the impurity element imparting p-type so that the concentration is 2 to 10 times the concentration of the impurity element imparting n-type. The type is inverted, so that a p-type impurity region 447a and a p-type impurity region 447b can be formed (see FIG. 13C).

ソース電極層又はドレイン電極層442a、ソース電極層又はドレイン電極層442b、ソース電極層又はドレイン電極層442c、ソース電極層又はドレイン電極層442dをフォトリソ工程によって形成する(図13(D)参照。)。ソース電極層又はドレイン電極層442a、ソース電極層又はドレイン電極層442b、ソース電極層又はドレイン電極層442c、ソース電極層又はドレイン電極層442dをマスクとして、結晶性半導体層438a、結晶性半導体層438b、n型を有する半導体層439、n型を有する半導体層446をエッチングし、半導体層444a、半導体層444b、n型を有する半導体層445a、n型を有する半導体層445b、p型を有する半導体層445c、p型を有する半導体層445dを形成することができる(図13(E)参照。)。また、エッチングはドライエッチングでもウェットエッチングで行っても良く、ソース電極層又はドレイン電極層のエッチングをエッチャントによるウェットエッチングで行い、半導体層のエッチングをドライエッチングで行っても良い。また、ソース電極層及びドレイン電極層のHNO3溶液を用いたウェットエッチングを行い、その後O2アッシングを行ってもよい。 The source or drain electrode layer 442a, the source or drain electrode layer 442b, the source or drain electrode layer 442c, and the source or drain electrode layer 442d are formed by a photolithography process (see FIG. 13D). . With the source or drain electrode layer 442a, the source or drain electrode layer 442b, the source or drain electrode layer 442c, and the source or drain electrode layer 442d as masks, the crystalline semiconductor layer 438a and the crystalline semiconductor layer 438b The n-type semiconductor layer 439 and the n-type semiconductor layer 446 are etched to form a semiconductor layer 444a, a semiconductor layer 444b, an n-type semiconductor layer 445a, an n-type semiconductor layer 445b, and a p-type semiconductor layer. A semiconductor layer 445d having 445c and a p-type can be formed (see FIG. 13E). Etching may be performed by dry etching or wet etching, the source electrode layer or the drain electrode layer may be etched by wet etching using an etchant, and the semiconductor layer may be etched by dry etching. Alternatively, wet etching using an HNO 3 solution of the source electrode layer and the drain electrode layer may be performed, and then O 2 ashing may be performed.

以上の工程で同一基板上に、nチャネル型薄膜トランジスタ及びpチャネル型薄膜トランジスタを形成することができる。   Through the above steps, an n-channel thin film transistor and a p-channel thin film transistor can be formed over the same substrate.

本実施の形態は、実施の形態1、実施の形態2、実施の形態3、実施の形態4及び実施の形態5それぞれと組み合わせて用いることが可能である。     This embodiment mode can be used in combination with each of Embodiment Mode 1, Embodiment Mode 2, Embodiment Mode 3, Embodiment Mode 4, and Embodiment Mode 5.

(実施の形態7)
本発明の実施の形態として、図14を用いて説明する。本実施の形態は、nチャネル型薄膜トランジスタ及びpチャネル型薄膜トランジスタの2種類の薄膜トランジスタを作製する例である。よって、同一部分又は同様な機能を有する部分の繰り返しの説明は省略する。
(Embodiment 7)
An embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. This embodiment is an example of manufacturing two types of thin film transistors: an n-channel thin film transistor and a p-channel thin film transistor. Therefore, repetitive description of the same portion or a portion having a similar function is omitted.

基板450上にゲート電極層451a、ゲート電極層451bを形成しゲート絶縁膜452a、ゲート絶縁膜452bを形成する。なお、図14に示すように、ゲート絶縁膜452b上に膜厚の薄いゲート絶縁膜を形成し、ゲート絶縁層を3層構造とする。ゲート絶縁膜452b上に金属元素453を添加し、非晶質半導体膜454を形成し、希ガス元素を不純物元素として含む半導体膜456を形成する(図14(A)参照。)。次に、加熱処理を行い、非晶質半導体膜454を結晶化させ結晶性半導体膜455を形成すると同時に、結晶性半導体膜455中に含まれる金属元素のゲッタリングを行なう。加熱処理により、結晶性半導体膜455中に含まれる金属元素はゲッタリングされ、矢印の方向に希ガス元素を有する半導体膜456中に移動し捕獲され、結晶性半導体膜455が形成される。(図14(B)参照。)。   A gate electrode layer 451a and a gate electrode layer 451b are formed over the substrate 450, and a gate insulating film 452a and a gate insulating film 452b are formed. Note that as shown in FIG. 14, a thin gate insulating film is formed over the gate insulating film 452b, and the gate insulating layer has a three-layer structure. A metal element 453 is added over the gate insulating film 452b to form an amorphous semiconductor film 454, and a semiconductor film 456 containing a rare gas element as an impurity element is formed (see FIG. 14A). Next, heat treatment is performed to crystallize the amorphous semiconductor film 454 to form the crystalline semiconductor film 455, and at the same time, gettering of a metal element contained in the crystalline semiconductor film 455 is performed. By the heat treatment, the metal element contained in the crystalline semiconductor film 455 is gettered, moved to and captured in the semiconductor film 456 having a rare gas element in the direction of the arrow, and the crystalline semiconductor film 455 is formed. (See FIG. 14B.)

ゲッタリングシンクとして用いた半導体膜456をエッチングによって除去する。結晶性半導体膜455をパターニングし、チャネル形成領域457aを覆うマスク458a、半導体層457bを覆うマスク458bを形成し、n型を付与する不純物元素460を添加し、n型の不純物領域459a、n型の不純物領域459bを形成する(図14(C)参照。)。   The semiconductor film 456 used as the gettering sink is removed by etching. The crystalline semiconductor film 455 is patterned to form a mask 458a covering the channel formation region 457a and a mask 458b covering the semiconductor layer 457b, and an impurity element 460 imparting n-type conductivity is added, and an n-type impurity region 459a and n-type impurity region 459a are added. An impurity region 459b is formed (see FIG. 14C).

マスク458a、及びマスク458bを除去し、新たにn型の不純物領域459a、チャネル形成領域457a、n型の不純物領域459bを覆うマスク461a、チャネル形成領域465を覆うマスク461bを形成し、p型を付与する不純物元素463を添加する。p型を付与する不純物元素によってp型の不純物領域462a、p型の不純物領域462bを形成する(図14(D)参照。)。n型の不純物領域459a、n型の不純物領域459b、p型の不純物領域462a、p型の不純物領域462bはソース領域またはドレイン領域として機能する。ソース領域又はドレイン領域に接してソース電極層又はドレイン電極層464a、ソース電極層又はドレイン電極層464b、ソース電極層又はドレイン電極層464c、ソース電極層又はドレイン電極層464dが形成される(図14(E)参照。)。   The mask 458a and the mask 458b are removed, and a mask 461a that covers the n-type impurity region 459a, the channel formation region 457a, and the n-type impurity region 459b, and a mask 461b that covers the channel formation region 465 are newly formed. An impurity element 463 to be added is added. A p-type impurity region 462a and a p-type impurity region 462b are formed using an impurity element imparting p-type (see FIG. 14D). The n-type impurity region 459a, the n-type impurity region 459b, the p-type impurity region 462a, and the p-type impurity region 462b function as a source region or a drain region. A source or drain electrode layer 464a, a source or drain electrode layer 464b, a source or drain electrode layer 464c, and a source or drain electrode layer 464d are formed in contact with the source or drain region (FIG. 14). (See (E).)

以上の工程で同一基板上に、nチャネル型薄膜トランジスタ及びpチャネル型薄膜トランジスタを形成することができる。実施の形態6と比べ成膜工程が削減できるため、スループットを向上させることが可能である。     Through the above steps, an n-channel thin film transistor and a p-channel thin film transistor can be formed over the same substrate. Since the number of deposition steps can be reduced as compared with Embodiment Mode 6, throughput can be improved.

(実施の形態8)
本発明の実施の形態として、図15を用いて説明する。本実施の形態は、nチャネル型薄膜トランジスタ及びpチャネル型薄膜トランジスタの2種類の薄膜トランジスタを作製する例であり、ゲッタリングの工程が異なる例である。よって、同一部分又は同様な機能を有する部分の繰り返しの説明は省略する。
(Embodiment 8)
An embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. This embodiment is an example in which two types of thin film transistors, an n-channel thin film transistor and a p-channel thin film transistor, are manufactured, and the gettering process is different. Therefore, repetitive description of the same portion or a portion having a similar function is omitted.

基板470上にゲート電極層471a、ゲート電極層471bを形成しゲート絶縁膜472a、ゲート絶縁膜472bを形成する。なお、図15に示すように、ゲート絶縁膜472b上に膜厚の薄いゲート絶縁膜を形成し、ゲート絶縁層を3層構造とする。ゲート絶縁膜472b上に結晶を助長させる金属元素を有する金属膜を形成し、非晶質半導体膜を形成する。金属膜、非晶質半導体膜をパターニングし、金属層484a、金属層484b、非晶質半導体層473a、非晶質半導体層473bを形成する(図15(A)参照。)。   A gate electrode layer 471a and a gate electrode layer 471b are formed over the substrate 470, and a gate insulating film 472a and a gate insulating film 472b are formed. As shown in FIG. 15, a thin gate insulating film is formed over the gate insulating film 472b, and the gate insulating layer has a three-layer structure. A metal film containing a metal element that promotes crystals is formed over the gate insulating film 472b to form an amorphous semiconductor film. The metal film and the amorphous semiconductor film are patterned to form a metal layer 484a, a metal layer 484b, an amorphous semiconductor layer 473a, and an amorphous semiconductor layer 473b (see FIG. 15A).

チャネル形成領域の非晶質半導体層483aを覆うマスク474a、チャネル形成領域の非晶質半導体層483bを覆うマスク474bを形成し、n型を付与する不純物元素476を添加し、n型の不純物領域475a、n型の不純物領域475b、n型の不純物領域475c、n型の不純物領域475dを形成する(図15(B)参照。)。その後加熱処理を行い、チャネル形成領域の非晶質半導体層483a、チャネル形成領域の非晶質半導体層483bを結晶化させ結晶性半導体層478a、結晶性半導体層478bを形成すると同時に、チャネル形成領域である結晶性半導体層478a、チャネル形成領域である結晶性半導体層478bに含まれる金属元素はゲッタリングされ、それぞれ矢印の方向にn型の不純物領域477a、n型の不純物領域477b、n型の不純物領域477c、n型の不純物領域477dに移動し捕獲され、金属元素が除去、軽減されたチャネル形成領域である結晶性半導体層478a、チャネル形成領域である結晶性半導体層478bが形成される(図15(C)参照。)。また、この熱処理によって、添加されたn型を付与する不純物元素の活性化も行うことができる。 A mask 474a covering the amorphous semiconductor layer 483a in the channel formation region and a mask 474b covering the amorphous semiconductor layer 483b in the channel formation region are formed, an impurity element 476 imparting n-type conductivity is added, and an n-type impurity region is added 475a, an n-type impurity region 475b, an n-type impurity region 475c, and an n-type impurity region 475d are formed (see FIG. 15B). After that, heat treatment is performed to crystallize the amorphous semiconductor layer 483a in the channel formation region and the amorphous semiconductor layer 483b in the channel formation region to form the crystalline semiconductor layer 478a and the crystalline semiconductor layer 478b. The metal elements contained in the crystalline semiconductor layer 478a and the crystalline semiconductor layer 478b that is the channel formation region are gettered, and the n-type impurity region 477a, the n-type impurity region 477b, and the n-type impurity region 477b in the direction of the arrows, respectively. A crystalline semiconductor layer 478a which is a channel formation region and a crystalline semiconductor layer 478b which is a channel formation region in which the metal element is removed and reduced are transferred to and trapped in the impurity region 477c and the n-type impurity region 477d. (See FIG. 15C). In addition, the added impurity element imparting n-type can be activated by this heat treatment.

n型の不純物領域477a、チャネル形成領域478a、n型の不純物領域477bを覆うマスク479a、チャネル形成領域478bを覆うマスク479bを形成し、p型を付与する不純物元素481を添加する。p型を付与する不純物元素によってp型の不純物領域480a、p型の不純物領域480bを形成する(図15(D)参照。)。n型の不純物領域477a、n型の不純物領域477b、p型の不純物領域480a、p型の不純物領域480bはソース領域またはドレイン領域として機能する。ソース領域又はドレイン領域に接してソース電極層又はドレイン電極層482a、ソース電極層又はドレイン電極層482b、ソース電極層又はドレイン電極層482c、ソース電極層又はドレイン電極層482dが形成される(図15(E)参照。)。   A mask 479a covering the n-type impurity region 477a, the channel formation region 478a, and the n-type impurity region 477b and a mask 479b covering the channel formation region 478b are formed, and an impurity element 481 imparting p-type conductivity is added. A p-type impurity region 480a and a p-type impurity region 480b are formed using an impurity element imparting p-type (see FIG. 15D). The n-type impurity region 477a, the n-type impurity region 477b, the p-type impurity region 480a, and the p-type impurity region 480b function as a source region or a drain region. A source or drain electrode layer 482a, a source or drain electrode layer 482b, a source or drain electrode layer 482c, and a source or drain electrode layer 482d are formed in contact with the source or drain region (FIG. 15). (See (E).)

以上の工程で同一基板上に、nチャネル型薄膜トランジスタ及びpチャネル型薄膜トランジスタを形成することができる。実施の形態7と比べ成膜工程が削減できるため、スループットを向上させることが可能である。     Through the above steps, an n-channel thin film transistor and a p-channel thin film transistor can be formed over the same substrate. Since the number of film formation steps can be reduced as compared with Embodiment Mode 7, throughput can be improved.

(実施の形態9)
本実施の形態を、図16乃至21を用いて説明する。本実施の形態は、画素領域を実施の形態1で作製した画素領域で、画素が有する薄膜トランジスタがマルチゲート型である場合を適用したものである。また、周辺駆動回路領域も本発明を用いた薄膜トランジスタにより作製され、実施の形態6で作製されるnチャネル型薄膜トランジスタ及びpチャネル型薄膜トランジスタからなるCMOSを適用している。よって、同一部分又は同様な機能を有する部分の繰り返しの説明は省略する。
(Embodiment 9)
This embodiment will be described with reference to FIGS. In this embodiment, the pixel region is a pixel region manufactured in Embodiment Mode 1 and the thin film transistor included in the pixel is a multi-gate type. Further, the peripheral driver circuit region is also manufactured using a thin film transistor using the present invention, and a CMOS including an n-channel thin film transistor and a p-channel thin film transistor manufactured in Embodiment 6 is applied. Therefore, repetitive description of the same portion or a portion having a similar function is omitted.

図19は本実施の形態で作製する液晶表示装置の画素領域の上面図であり、図16乃至図19、図20(B)は、各工程の図21におけるの線E−F、G−Hの断面図である。また、図16乃至図19におけるI−Jの領域は、図20(A)の液晶表示装置の周辺駆動回路領域である線I−Jび対応する断面図である。     FIG. 19 is a top view of a pixel region of a liquid crystal display device manufactured in this embodiment mode. FIGS. 16 to 19 and FIG. 20B are lines EF and GH in FIG. FIG. 16 to FIG. 19 is a cross-sectional view corresponding to line IJ, which is a peripheral driver circuit region of the liquid crystal display device of FIG.

偏光板376、基板300上に導電膜を形成し、レジストからなるマスクによってパターニングを行い、ゲート電極層301、ゲート電極層302、ゲート電極層303a、ゲート電極層303b、ゲート電極層303c、画素電極層304を形成する。本実施の形態では、ゲート電極層を透明導電膜の単層で形成するが、積層構造としてもよい。積層構造としては、Ta、Ti、W、Mo、Cr、前記元素の窒化膜などの積層を用いることはでき、具体的にはTaN\W、TaN\Mo、TaN\Cr、TiN\W、TiN\Mo、TiN\Crなどを用いることができる。本実施の形態では、スパッタリング法によって酸化珪素を含むインジウム錫酸化物(ITSO)を形成し、焼成してゲート電極層形成領域を含む近傍に導電膜を形成する。この導電膜をフォトリソ工程によって微細に加工されたマスクを用いて、精密にパターニングし、ゲート電極層301、ゲート電極層302、ゲート電極層303a、ゲート電極層303b、ゲート電極層303c、画素電極層304を形成する。   A conductive film is formed over the polarizing plate 376 and the substrate 300, and patterning is performed using a resist mask, and the gate electrode layer 301, the gate electrode layer 302, the gate electrode layer 303a, the gate electrode layer 303b, the gate electrode layer 303c, and the pixel electrode are formed. Layer 304 is formed. In this embodiment mode, the gate electrode layer is formed using a single layer of a transparent conductive film, but may have a stacked structure. As the stacked structure, Ta, Ti, W, Mo, Cr, and a nitride film of the above elements can be used. Specifically, TaN \ W, TaN \ Mo, TaN \ Cr, TiN \ W, TiN \ Mo, TiN \ Cr, etc. can be used. In this embodiment, indium tin oxide containing silicon oxide (ITSO) is formed by a sputtering method, and is baked to form a conductive film in the vicinity including the gate electrode layer formation region. This conductive film is precisely patterned using a mask finely processed by a photolithography process, and a gate electrode layer 301, a gate electrode layer 302, a gate electrode layer 303a, a gate electrode layer 303b, a gate electrode layer 303c, and a pixel electrode layer 304 is formed.

ゲート電極層301、ゲート電極層302、ゲート電極層303a、ゲート電極層303b、ゲート電極層303c、画素電極層304上にゲート絶縁膜を形成し、ゲート絶縁膜上に結晶化を促進、助長する元素として、金属膜307を形成する。金属膜307は非常に膜厚が薄いため膜としての形状を保っていない場合がある。本実施の形態では、Niを100ppmを含有した水溶液をスピンコーティング法により塗布し、金属膜307を形成する。金属膜307上に非晶質半導体膜306を形成する(図16(A)参照。)。本実施の形態では、ゲート絶縁膜として、窒化珪素からなるゲート絶縁膜305aと酸化珪素からなるゲート絶縁膜305bを積層する。非晶質半導体膜306は非晶質珪素膜を用いる。なお、本実施形態においては実施の形態1で示したように、ゲート絶縁膜を3層構造としている。     A gate insulating film is formed over the gate electrode layer 301, the gate electrode layer 302, the gate electrode layer 303a, the gate electrode layer 303b, the gate electrode layer 303c, and the pixel electrode layer 304, and crystallization is promoted and promoted over the gate insulating film. A metal film 307 is formed as an element. Since the metal film 307 is very thin, the shape as a film may not be maintained. In this embodiment, an aqueous solution containing Ni of 100 ppm is applied by a spin coating method to form the metal film 307. An amorphous semiconductor film 306 is formed over the metal film 307 (see FIG. 16A). In this embodiment mode, a gate insulating film 305a made of silicon nitride and a gate insulating film 305b made of silicon oxide are stacked as the gate insulating film. As the amorphous semiconductor film 306, an amorphous silicon film is used. In this embodiment, as shown in Embodiment 1, the gate insulating film has a three-layer structure.

非晶質半導体膜306上に、n型を有する半導体膜308を形成する。本実施の形態では、n型を有する半導体膜308として、n型を付与する不純物元素としてリン(P)を含む非晶質珪素膜をプラズマCVD法により100nm形成する(図14(B))。次に、非晶質半導体膜306を加熱し、結晶化させると同時に、n型を有する半導体膜308をゲッタリングシンクとして金属元素をゲッタリングする(図14(C)参照。)。加熱処理により、結晶性半導体膜中の金属元素は加熱処理により矢印の方向へ移動し、n型を有する半導体膜308中に捕獲される。よって、非晶質半導体膜306は、膜中の金属元素が軽減された結晶性半導体膜310となり、n型を有する半導体膜308は、n型を付与する不純物元素(本実施の形態ではP)と金属元素(本実施の形態ではNi)を含むn型を有する半導体膜311となる。本実施の形態では、550℃で4時間加熱処理を行い、結晶性半導体膜310の形成とゲッタリングを行なう。   An n-type semiconductor film 308 is formed over the amorphous semiconductor film 306. In this embodiment, as the n-type semiconductor film 308, an amorphous silicon film containing phosphorus (P) as an impurity element imparting n-type is formed to a thickness of 100 nm by a plasma CVD method (FIG. 14B). Next, the amorphous semiconductor film 306 is heated and crystallized, and at the same time, a metal element is gettered using the n-type semiconductor film 308 as a gettering sink (see FIG. 14C). By the heat treatment, the metal element in the crystalline semiconductor film moves in the direction of the arrow by the heat treatment and is captured in the semiconductor film 308 having n-type conductivity. Therefore, the amorphous semiconductor film 306 becomes a crystalline semiconductor film 310 in which the metal element in the film is reduced, and the semiconductor film 308 having n-type conductivity is an impurity element imparting n-type conductivity (P in this embodiment mode). Thus, an n-type semiconductor film 311 containing metal element (Ni in this embodiment) is formed. In this embodiment, heat treatment is performed at 550 ° C. for 4 hours, and the crystalline semiconductor film 310 is formed and gettering is performed.

結晶性半導体膜310及びn型を有する半導体膜311をパターニングし、半導体層312、半導体層313、半導体層314、n型を有する半導体層315、n型を有する半導体層316、及びn型を有する半導体層317を形成することができる(図17(A)参照。)。これらの半導体層のパターニングも、フォトリソ工程を用いて形成されたレジストマスクを用いて、精密にパターニングすることができる。     The crystalline semiconductor film 310 and the n-type semiconductor film 311 are patterned to have a semiconductor layer 312, a semiconductor layer 313, a semiconductor layer 314, an n-type semiconductor layer 315, an n-type semiconductor layer 316, and an n-type A semiconductor layer 317 can be formed (see FIG. 17A). Patterning of these semiconductor layers can also be precisely performed using a resist mask formed using a photolithography process.

次に、半導体層312、n型を有する半導体層315を覆うマスク318a、半導体層316のチャネル形成領域及びn型を有する半導体層316のチャネル形成領域を覆うマスク318b、半導体層314及びn型を有する半導体層317を覆うマスク318cを形成する。p型を付与する不純物元素319を添加し、p型を有する半導体層316中に、p型の不純物領域320a、p型の不純物領域320bを形成する(図17(B)参照。)。本実施の形態では、イオンドーピング法を用いてp型を付与する不純物元素を添加する。その後、550℃で4時間加熱処理を行い、不純物元素の添加領域を活性化する。     Next, the mask 318a covering the semiconductor layer 312, the n-type semiconductor layer 315, the channel formation region of the semiconductor layer 316, and the mask 318b covering the channel formation region of the n-type semiconductor layer 316, the semiconductor layer 314, and the n-type are formed. A mask 318 c that covers the semiconductor layer 317 is formed. An impurity element 319 imparting p-type conductivity is added to form a p-type impurity region 320a and a p-type impurity region 320b in the p-type semiconductor layer 316 (see FIG. 17B). In this embodiment mode, an impurity element imparting p-type conductivity is added using an ion doping method. After that, heat treatment is performed at 550 ° C. for 4 hours to activate the impurity element addition region.

本実施の形態では、駆動回路領域において、CMOS構成を用いてインバーターとして機能させている。PMOSのみ、NMOSのみの構成の場合においては、一部のTFTのゲート電極層とソース電極層又はドレイン電極層とを接続させる。このような例を図39に示す。フォトマスクを用いてゲート絶縁膜305a、ゲート絶縁膜305bの一部をエッチングして、図39に示すようなコンタクトホール890を形成する。本実施の形態では、画素電極層となる第1の電極層とソース電極層又はドレイン電極層との接続を、層間絶縁膜に形成するコンタクトホールを介して行うが、ソース電極層又はドレイン電極層と第1電極層を層間絶縁膜を介さないで接続してもよい。この場合、第1電極層に達する開口部を、コンタクトホール890と同時に形成することができる。その後、これらのコンタクトホールにソース電極層又はドレイン電極層を形成し、それぞれゲート電極層、又は第1電極層と電気的に接続する。
ソース電極層又はドレイン電極層327bとゲート電極層302を接続することによって、後に形成する薄膜トランジスタ335と薄膜トランジスタ336とがNMOS同士、PMOS同士であってもインバーターとして機能させることができる。前述したように本実施の形態では、薄膜トランジスタ335と薄膜トランジスタ336とはCMOS構造となっているので、図39で示す。構造としなくてもインバーターとして機能させることができる。
In this embodiment mode, a CMOS structure is used in the drive circuit area to function as an inverter. In the case of only PMOS and NMOS only, the gate electrode layer of some TFTs and the source electrode layer or drain electrode layer are connected. Such an example is shown in FIG. A part of the gate insulating film 305a and the gate insulating film 305b is etched using a photomask to form a contact hole 890 as shown in FIG. In this embodiment mode, the first electrode layer to be the pixel electrode layer is connected to the source electrode layer or the drain electrode layer through a contact hole formed in the interlayer insulating film. And the first electrode layer may be connected without an interlayer insulating film interposed therebetween. In this case, the opening reaching the first electrode layer can be formed simultaneously with the contact hole 890. Thereafter, a source electrode layer or a drain electrode layer is formed in these contact holes, and electrically connected to the gate electrode layer or the first electrode layer, respectively.
By connecting the source or drain electrode layer 327b and the gate electrode layer 302, a thin film transistor 335 and a thin film transistor 336 to be formed later can function as an inverter even if they are NMOS transistors and PMOS transistors. As described above, in this embodiment mode, the thin film transistor 335 and the thin film transistor 336 have a CMOS structure, and thus are illustrated in FIGS. Even if it is not structured, it can function as an inverter.

マスク318a、マスク318b及びマスク318cを除去した後、半導体層312、半導体層313及び半導体層314上に、導電膜を形成し、フォトリソ工程を用いて形成されたマスクを用い、パターニングして導電層321a、導電膜321b、導電膜321c、導電層322a、導電膜322b、導電膜322c形成する(図17(C)参照。)。また、同工程で、容量配線層となる導電層370も、画素電極層304上のゲート絶縁膜305b上に形成する。     After removing the mask 318a, the mask 318b, and the mask 318c, a conductive film is formed over the semiconductor layer 312, the semiconductor layer 313, and the semiconductor layer 314, and is patterned by using the mask formed by a photolithography process. A conductive film 321a, a conductive film 321b, a conductive film 321c, a conductive layer 322a, a conductive film 322b, and a conductive film 322c are formed (see FIG. 17C). In the same step, a conductive layer 370 serving as a capacitor wiring layer is also formed over the gate insulating film 305b over the pixel electrode layer 304.

実施の形態1で、図7を用いて説明したように、導電層321、導電層322を精密にパターニングし、ソース電極層又はドレイン電極層327a、ソース電極層又はドレイン電極層327b、ソース電極層又はドレイン電極層327c、ソース電極層又はドレイン電極層328a、ソース電極層又はドレイン電極層328b、ソース電極層又はドレイン電極層328c、容量配線層332を形成する。ソース電極層又はドレイン電極層327a、ソース電極層又はドレイン電極層327b、ソース電極層又はドレイン電極層327c、ソース電極層又はドレイン電極層328a、ソース電極層又はドレイン電極層328b、ソース電極層又はドレイン電極層328cを、マスクとして、半導体層312、半導体層313、半導体層314、n型を有する半導体層315、n型を有する半導体層316、及びn型を有する半導体層317をエッチングし、半導体層371、半導体層372、半導体層373、n型を有する半導体層324a、n型を有する半導体層324b、p型を有する半導体層325a、p型を有する半導体層325b、n型を有する半導体層326a、n型を有する半導体層326b、n型を有する半導体層326cを形成する。エッチングはドライエッチング又はウェットエッチングを用いることができる。本実施の形態では、ドライエッチング法を用いる。     As described with reference to FIG. 7 in Embodiment 1, the conductive layer 321 and the conductive layer 322 are precisely patterned, and the source or drain electrode layer 327a, the source or drain electrode layer 327b, and the source electrode layer are patterned. Alternatively, the drain electrode layer 327c, the source or drain electrode layer 328a, the source or drain electrode layer 328b, the source or drain electrode layer 328c, and the capacitor wiring layer 332 are formed. Source or drain electrode layer 327a, Source or drain electrode layer 327b, Source or drain electrode layer 327c, Source or drain electrode layer 328a, Source or drain electrode layer 328b, Source or drain electrode layer 328b Using the electrode layer 328c as a mask, the semiconductor layer 312, the semiconductor layer 313, the semiconductor layer 314, the n-type semiconductor layer 315, the n-type semiconductor layer 316, and the n-type semiconductor layer 317 are etched, and the semiconductor layer 371, a semiconductor layer 372, a semiconductor layer 373, an n-type semiconductor layer 324a, an n-type semiconductor layer 324b, a p-type semiconductor layer 325a, a p-type semiconductor layer 325b, an n-type semiconductor layer 326a, An n-type semiconductor layer 326b and an n-type semiconductor layer 326c are formed. To. Etching can be dry etching or wet etching. In this embodiment mode, a dry etching method is used.

以上の工程で、CMOSを構成するnチャネル型薄膜トランジスタ335及びpチャネル型薄膜トランジスタ336、nチャネル型薄膜トランジスタ337、容量素子338を形成することができる(図18(A)参照。)。本実施の形態ではCMOS構造としたが、本発明はそれに限定されず、PMOS構造でもNMOS構造としてもよい。     Through the above steps, an n-channel thin film transistor 335, a p-channel thin film transistor 336, an n-channel thin film transistor 337, and a capacitor 338 which form a CMOS can be formed (see FIG. 18A). Although a CMOS structure is used in this embodiment mode, the present invention is not limited to this, and a PMOS structure or an NMOS structure may be used.

パッシベーション膜となる絶縁膜330を形成する。本実施の形態では、絶縁膜330を、半導体層に接する側から、膜厚150nmの酸化珪素膜と膜厚200nmの窒化珪素膜との積層膜で形成する。絶縁膜330は、他の珪素を含む膜で形成しても良く、酸化珪素膜の代わりに酸化窒化珪素膜を用い、酸化窒化珪素膜と窒化珪素膜の積層としてもよい。     An insulating film 330 to be a passivation film is formed. In this embodiment, the insulating film 330 is formed using a stacked film of a silicon oxide film with a thickness of 150 nm and a silicon nitride film with a thickness of 200 nm from the side in contact with the semiconductor layer. The insulating film 330 may be formed using another silicon-containing film, or a silicon oxynitride film may be used instead of the silicon oxide film, and a silicon oxynitride film and a silicon nitride film may be stacked.

絶縁膜330には酸素を含ませるように形成し、温度300〜500℃窒素雰囲気下で加熱処理を行い、半導体層の水素化を行う。     The insulating film 330 is formed so as to contain oxygen, and heat treatment is performed in a nitrogen atmosphere at a temperature of 300 to 500 ° C. to hydrogenate the semiconductor layer.

絶縁膜330上に絶縁膜339を形成する。本実施の形態では、スリッドコーターを用いて、アルキル基を含む酸化珪素膜を形成する。絶縁膜339、絶縁膜330にソース電極層又はドレイン電極層328bに達する開口部340aを、絶縁膜339、絶縁膜330、ゲート絶縁膜305a、ゲート絶縁膜305bに、画素電極層304に達する開口部340b及びゲート電極層303cに達する開口部340cを形成する(図18(B)参照。)。開口部を形成するパターニングには、本発明のレーザ光による微細加工を用いることができる。また、本実施の形態では、ドライエッチングにより開口部を形成する。     An insulating film 339 is formed over the insulating film 330. In this embodiment, a silicon oxide film including an alkyl group is formed using a slide coater. An opening 340a reaching the source or drain electrode layer 328b is formed in the insulating film 339 and the insulating film 330, and an opening reaching the pixel electrode layer 304 is formed in the insulating film 339, the insulating film 330, the gate insulating film 305a, and the gate insulating film 305b. An opening 340c reaching 340b and the gate electrode layer 303c is formed (see FIG. 18B). For the patterning for forming the opening, the fine processing by the laser beam of the present invention can be used. In this embodiment mode, the opening is formed by dry etching.

次にゲート配線層341及びゲート配線層342を形成する。本実施の形態では、ゲート配線層を、Ag(銀)を用いてスパッタリング法により絶縁膜339上に形成後、フォトリソ工程を用いてパターニングし、ソース電極層又はドレイン電極層328bと画素電極層304を電気的に接続するゲート配線層341と、ゲート電極層303cと電気的に接続するゲート配線層342を形成する(図18(C)参照。)。     Next, a gate wiring layer 341 and a gate wiring layer 342 are formed. In this embodiment, a gate wiring layer is formed over the insulating film 339 by a sputtering method using Ag (silver), and then patterned using a photolithography process, so that the source or drain electrode layer 328b and the pixel electrode layer 304 are formed. Are formed, and a gate wiring layer 342 which is electrically connected to the gate electrode layer 303c is formed (see FIG. 18C).

ソース電極層又はドレイン電極層328bと画素電極層304を電気的に接続するゲート配線層341又はゲート電極層303cと電気的に接続するゲート配線層342を形成する導電性材料としては、Ag(銀)、Au(金)、Cu(銅)、W(タングステン)、Al(アルミニウム)等を主成分とした金属を用いることができる。また、透光性を有するインジウム錫酸化物(ITO)、インジウム錫酸化物と酸化珪素からなるITSO、有機インジウム、有機スズ、酸化亜鉛、窒化チタンなどを組み合わせても良い。 As a conductive material for forming the gate wiring layer 341 that electrically connects the source or drain electrode layer 328b and the pixel electrode layer 304 or the gate wiring layer 342 that is electrically connected to the gate electrode layer 303c, Ag (silver) ), Au (gold), Cu (copper), W (tungsten), Al (aluminum), or the like can be used. Further, light-transmitting indium tin oxide (ITO), ITSO made of indium tin oxide and silicon oxide, organic indium, organic tin, zinc oxide, titanium nitride, or the like may be combined.

図21に実施の形態で作製する液晶表示装置の画素領域の上面図を示す。画素領域に設けられる薄膜トランジスタはマルチゲート型である。画素領域には、ゲート電極層303a、ゲート電極層303b、画素電極層304、半導体層373、ソース電極層又はドレイン電極層328a、ソース電極層又はドレイン電極層328b、ソース電極層又はドレイン電極層328c、容量配線層332、ゲート配線層342、ゲート配線層341である。     FIG. 21 is a top view of a pixel region of a liquid crystal display device manufactured in the embodiment mode. The thin film transistor provided in the pixel region is a multi-gate type. In the pixel region, the gate electrode layer 303a, the gate electrode layer 303b, the pixel electrode layer 304, the semiconductor layer 373, the source or drain electrode layer 328a, the source or drain electrode layer 328b, the source or drain electrode layer 328c , Capacitor wiring layer 332, gate wiring layer 342, and gate wiring layer 341.

次に、図19に示すように、画素電極層304を覆って、印刷法やスピンコート法により、配向膜と呼ばれる絶縁膜343を形成する。なお、絶縁膜343は、スクリーン印刷法やオフセット印刷法を用いれば、選択的に形成することができる。その後、ラビング処理を行う。続いて、シール材351を画素を形成した周辺の領域に形成する。   Next, as shown in FIG. 19, an insulating film 343 called an alignment film is formed by a printing method or a spin coating method so as to cover the pixel electrode layer 304. Note that the insulating film 343 can be selectively formed by a screen printing method or an offset printing method. Thereafter, a rubbing process is performed. Subsequently, a sealant 351 is formed in a peripheral region where pixels are formed.

その後、配向膜として機能する絶縁膜345、カラーフィルタとして機能する着色層346、対向電極として機能する導電体層347、偏光板350aが設けられた対向基板348と基板300とをスペーサ375を介して貼り合わせ、その空隙に液晶層344を設けることにより液晶表示パネルを作製することができる(図20。)。また、基板300にもTFTを有する面とは反対側の面に偏光板350bが設けられている。スペーサは、スペーサは数μmの粒子を散布して設ける方法でも良いが、本実施の形態では基板全面に樹脂膜を形成した後これをパターニングして形成する方法を採用した。このようなスペーサの材料を、スピナーで塗布した後、露光と現像処理によって所定のパターンに形成する。さらにクリーンオーブンなどで150〜200℃で加熱して硬化させる。このようにして作製されるスペーサは露光と現像処理の条件によって形状を異ならせることができるが、好ましくは、スペーサの形状は柱状で頂部が平坦な形状となるようにすると、対向側の基板を合わせたときに液晶表示パネルとしての機械的な強度を確保することができる。形状は円錐状、角錐状などを用いることができ、特別な限定はない。シール材にはフィラーが混入されていても良く、さらに対向基板348には、遮蔽膜(ブラックマトリクス)などが形成されていても良い。また、液晶表示装置内部と外部を電気的に接続するための端子電極層352に、異方性導電膜353によってFPC354が接着され、端子電極層352と電気的に接続する。   After that, an insulating substrate 345 functioning as an alignment film, a colored layer 346 functioning as a color filter, a conductor layer 347 functioning as a counter electrode, and a counter substrate 348 provided with a polarizing plate 350a and the substrate 300 are interposed through a spacer 375. A liquid crystal display panel can be manufactured by bonding and providing a liquid crystal layer 344 in the gap (FIG. 20). The substrate 300 is also provided with a polarizing plate 350b on the surface opposite to the surface having TFTs. The spacer may be provided by dispersing particles having a size of several μm, but in this embodiment, a method of forming a resin film on the entire surface of the substrate and then patterning it is employed. After applying such a spacer material with a spinner, it is formed into a predetermined pattern by exposure and development processing. Further, it is cured by heating at 150 to 200 ° C. in a clean oven or the like. The spacers produced in this way can have different shapes depending on the conditions of exposure and development processing, but preferably, the spacers are columnar and the top is flat, so that the opposite substrate is When combined, the mechanical strength of the liquid crystal display panel can be ensured. The shape can be a conical shape, a pyramid shape, or the like, and there is no particular limitation. A filler may be mixed in the sealing material, and a shielding film (black matrix) or the like may be formed on the counter substrate 348. In addition, an FPC 354 is bonded to a terminal electrode layer 352 for electrically connecting the inside and the outside of the liquid crystal display device with an anisotropic conductive film 353 so as to be electrically connected to the terminal electrode layer 352.

本実施の形態で示す図20の液晶表示装置は、ゲート電極層301、ゲート電極層302、ゲート電極層303a、ゲート電極層303b、画素電極層304を単層構造で示しているが、前述したように、ゲート電極層を2層以上の複数層積層してもよい。ゲート電極層及び容量配線層を積層構造にした例を図44に示す。     In the liquid crystal display device in FIG. 20 described in this embodiment, the gate electrode layer 301, the gate electrode layer 302, the gate electrode layer 303a, the gate electrode layer 303b, and the pixel electrode layer 304 are illustrated in a single layer structure. As described above, two or more gate electrode layers may be stacked. FIG. 44 shows an example in which the gate electrode layer and the capacitor wiring layer are stacked.

積層構造としては、Ta、Ti、W、Mo、Cr、前記元素の窒化膜などの積層を用いることはでき、具体的にはTaN\W、TaN\Mo、TaN\Cr、TiN\W、TiN\Mo、TiN\Crなどを用いることができる。本実施の形態では第1のゲート電極層301a、第1のゲート電極層302a、第1のゲート電極層303a1、第1のゲート電極層303b1、第1のゲート電極層303c1としてTaNを用い、第2のゲート電極層301b、第2のゲート電極層302b、第2のゲート電極層303a2、第2のゲート電極層303b2、第2のゲート電極層303c2としてWを用いる。同工程で形成される画素電極層においても、第1の画素電極層304aとしてTaN膜を、第2の画素電極層304bとしてW膜を形成する。このようにゲート電極層及び画素電極層を積層構造とすることができる。また、画素電極層を単層構造で形成し、ゲート電極層を積層構造としてもよく、反対に、画素電極層を積層構造としゲート電極層を単層構造としてもよい。液晶表示装置に要求される機能に応じて適宜設定すればよい。   As the stacked structure, Ta, Ti, W, Mo, Cr, and a nitride film of the above elements can be used. Specifically, TaN \ W, TaN \ Mo, TaN \ Cr, TiN \ W, TiN \ Mo, TiN \ Cr, etc. can be used. In this embodiment, TaN is used as the first gate electrode layer 301a, the first gate electrode layer 302a, the first gate electrode layer 303a1, the first gate electrode layer 303b1, and the first gate electrode layer 303c1, W is used for the second gate electrode layer 301b, the second gate electrode layer 302b, the second gate electrode layer 303a2, the second gate electrode layer 303b2, and the second gate electrode layer 303c2. Also in the pixel electrode layer formed in the same step, a TaN film is formed as the first pixel electrode layer 304a, and a W film is formed as the second pixel electrode layer 304b. Thus, the gate electrode layer and the pixel electrode layer can have a stacked structure. Further, the pixel electrode layer may be formed in a single layer structure, and the gate electrode layer may be formed in a stacked structure. Conversely, the pixel electrode layer may be formed in a stacked structure and the gate electrode layer may be formed in a single layer structure. What is necessary is just to set suitably according to the function requested | required of a liquid crystal display device.

以上の工程により、結晶性半導体膜を有する逆スタガ型薄膜トランジスタを形成することができる。本実施の形態で形成される薄膜トランジスタは、結晶性半導体膜で形成されるため非晶質半導体膜で形成される薄膜トランジスタと比較して移動度が高い。また、ソース領域及びドレイン領域には、一導電型を付与する不純物元素に加え、金属元素をも含む。このため、抵抗率の低いソース領域及びドレイン領域が形成できる。この結果、高速動作が必要な液晶表示装置を作製することが可能である。よってOCBモードのような応答速度が速く且つ高視野角な表示が可能な液晶表示装置を製造することが可能である。     Through the above steps, an inverted staggered thin film transistor having a crystalline semiconductor film can be formed. Since the thin film transistor formed in this embodiment is formed using a crystalline semiconductor film, it has higher mobility than a thin film transistor formed using an amorphous semiconductor film. In addition, the source region and the drain region include a metal element in addition to the impurity element imparting one conductivity type. For this reason, a source region and a drain region with low resistivity can be formed. As a result, a liquid crystal display device that requires high-speed operation can be manufactured. Therefore, it is possible to manufacture a liquid crystal display device that can display with a high response speed and a high viewing angle as in the OCB mode.

また、非晶質半導体膜で形成される薄膜トランジスタと比較して、しきい値のずれが生じにくく、薄膜トランジスタ特性のバラツキを低減することが可能である。     Further, compared to a thin film transistor formed using an amorphous semiconductor film, threshold shift is less likely to occur, and variations in thin film transistor characteristics can be reduced.

非晶質半導体膜の結晶化とゲッタリング工程を同時に行うことにより、工程の短縮化が可能である。更には、ゲッタリング工程により、成膜段階で半導体膜中に混入する金属元素をゲッタリングするため、オフ電流を低減することが可能である。このため、このような薄膜トランジスタを液晶表示装置のスイッチング素子に設けることにより、コントラストを向上させることが可能である。     By simultaneously performing the crystallization of the amorphous semiconductor film and the gettering process, the process can be shortened. Further, since the metal element mixed in the semiconductor film in the film formation step is gettered by the gettering step, off current can be reduced. Therefore, the contrast can be improved by providing such a thin film transistor in the switching element of the liquid crystal display device.

(実施の形態10)
実施の形態1では、ゲート電極層と、ソース電極層又はドレイン電極層(ソース配線層も含む)及び容量配線層とがゲート絶縁膜を介して積層し、ソース電極層又はドレイン電極層(ソース配線層も含む)とゲート配線層とが層間絶縁膜を介して積層している多層構造を用いている。本実施の形態では、これらの積層構造が異なる例を図31乃至図36、及び図41を用いて説明する。図30(A)乃至図35(A)は、液晶表示装置の上面図であり、図30(B)乃至図32(B)は、図30(A)乃至図32(A)において線X1−V1による断面図である。図30(A)乃至図32(A)は、液晶表示装置の上面図であり、図30(C)乃至図35(C)は、図30(A)乃至図35(A)において線X1−V1による断面図である。
(Embodiment 10)
In Embodiment 1, a gate electrode layer, a source or drain electrode layer (including a source wiring layer) and a capacitor wiring layer are stacked with a gate insulating film interposed therebetween, and a source electrode layer or a drain electrode layer (source wiring) A multilayer structure in which a gate wiring layer is stacked with an interlayer insulating film interposed therebetween. In this embodiment, an example in which these stacked structures are different will be described with reference to FIGS. 31 to 36 and FIG. FIGS. 30A to 35A are top views of the liquid crystal display device, and FIGS. 30B to 32B are lines X1−1 in FIGS. 30A to 32A. It is sectional drawing by V1. FIGS. 30A to 32A are top views of the liquid crystal display device, and FIGS. 30C to 35C are lines X1−1 in FIGS. 30A to 35A. It is sectional drawing by V1.

図30(A)は、液晶表示装置の上面図であり、図30(B)は、図30(A)における線X1−V1による断面図、図30(C)は、図30(A)における線M−Nによる断面図である。図30に示す液晶表示装置は、実施の形態1で示すようにソース電極層又はドレイン電極層と画素電極層が、ゲート配線層によって電気的に接続されている構造ではなく、ソース電極層又はドレイン電極層610が直接画素電極層611と接するように形成され、電気的に接続している構造である。このように直接ソース電極層又はドレイン電極層610が画素電極層611に接続する構造でもよく、反射型液晶表示装置ならば、反射性を有する材料をソース電極層又はドレイン電極層610に用い、画素電極層611と積層するような構造であってもよい。     30A is a top view of the liquid crystal display device, FIG. 30B is a cross-sectional view taken along line X1-V1 in FIG. 30A, and FIG. 30C is in FIG. It is sectional drawing by line MN. The liquid crystal display device illustrated in FIG. 30 does not have a structure in which the source electrode layer or the drain electrode layer and the pixel electrode layer are electrically connected to each other through the gate wiring layer as described in Embodiment Mode 1. The electrode layer 610 is formed so as to be in direct contact with the pixel electrode layer 611 and is electrically connected. In this manner, the source or drain electrode layer 610 may be directly connected to the pixel electrode layer 611. In the case of a reflective liquid crystal display device, a reflective material is used for the source or drain electrode layer 610, and the pixel A structure in which the electrode layer 611 is stacked may be employed.

図30において、液晶表示装置の画素領域内には、基板600上にゲート電極層601a、ゲート電極層601b、画素電極層611、ゲート絶縁膜602a、ゲート絶縁膜602b、容量配線層604、ソース電極層又はドレイン電極層603a、ソース電極層又はドレイン電極層603b、ゲート配線層607、半導体層608、n型を有する半導体層609a、n型を有する半導体層609b、パッシベーション膜である絶縁膜605、絶縁膜606が形成されている。なお、本実施の形態では、実施の形態1で示したように、ゲート絶縁膜を3層構造としている。     In FIG. 30, in a pixel region of the liquid crystal display device, a gate electrode layer 601a, a gate electrode layer 601b, a pixel electrode layer 611, a gate insulating film 602a, a gate insulating film 602b, a capacitor wiring layer 604, and a source electrode are formed over a substrate 600. Layer or drain electrode layer 603a, source or drain electrode layer 603b, gate wiring layer 607, semiconductor layer 608, n-type semiconductor layer 609a, n-type semiconductor layer 609b, insulating film 605 which is a passivation film, insulating A film 606 is formed. Note that in this embodiment mode, as shown in Embodiment Mode 1, the gate insulating film has a three-layer structure.

絶縁膜605は必ずしも必要ではないが、絶縁膜605を形成すると、パッシベーション膜として機能するので、より液晶表示装置の信頼性が向上する。また、絶縁膜605を形成し、熱処理を行うと、絶縁膜605中に含まれる水素によって半導体層の水素化を行うことができる。     The insulating film 605 is not necessarily required; however, when the insulating film 605 is formed, the insulating film 605 functions as a passivation film, and thus the reliability of the liquid crystal display device is further improved. In addition, when the insulating film 605 is formed and heat treatment is performed, the semiconductor layer can be hydrogenated with hydrogen contained in the insulating film 605.

図30(B)で示すようにソース電極層又はドレイン電極層603bは、層間絶縁膜である絶縁膜606を介して、ゲート配線層607と積層しており、ゲート配線層607は、ゲート電極層601a、ゲート電極層601bと絶縁膜606、絶縁膜605、ゲート絶縁膜602a、ゲート絶縁膜602bに形成されたコンタクトホールで接続されている。よってゲート配線層607と、ソース電極層又はドレイン電極層603b及び容量配線層604とはショートしない構造となっている。     As shown in FIG. 30B, the source or drain electrode layer 603b is stacked with the gate wiring layer 607 with an insulating film 606 which is an interlayer insulating film interposed therebetween. The gate wiring layer 607 includes a gate electrode layer. The gate electrode layer 601b is connected to the insulating film 606, the insulating film 605, the gate insulating film 602a, and the contact hole formed in the gate insulating film 602b. Thus, the gate wiring layer 607 is not short-circuited with the source or drain electrode layer 603b and the capacitor wiring layer 604.

図31(A)は、液晶表示装置の上面図であり、図31(B)は、図31(A)における線X2−V2による断面図である。図31において、液晶表示装置の画素領域内には、基板620上にゲート電極層621a、ゲート電極層621b、ゲート絶縁膜622a、ゲート絶縁膜622b、容量配線層624、ソース電極層又はドレイン電極層623a、ソース電極層又はドレイン電極層623b、ゲート配線層627a、ゲート配線層627b、パッシベーション膜である絶縁膜625、絶縁膜626が形成されている。     FIG. 31A is a top view of the liquid crystal display device, and FIG. 31B is a cross-sectional view taken along line X2-V2 in FIG. In FIG. 31, in a pixel region of the liquid crystal display device, a gate electrode layer 621a, a gate electrode layer 621b, a gate insulating film 622a, a gate insulating film 622b, a capacitor wiring layer 624, a source electrode layer or a drain electrode layer are formed over a substrate 620. 623a, a source or drain electrode layer 623b, a gate wiring layer 627a, a gate wiring layer 627b, an insulating film 625 which is a passivation film, and an insulating film 626 are formed.

図31(B)で示すようにソース電極層又はドレイン電極層623bは、層間絶縁膜である絶縁膜626を介して、ゲート配線層627bと積層しており、ゲート配線層627bは、ゲート電極層621a、ゲート電極層621bと絶縁膜626、絶縁膜625、ゲート絶縁膜622a、ゲート絶縁膜622bに形成されたコンタクトホールで接続されている。よってゲート配線層627bと、ソース電極層又はドレイン電極層623b及び容量配線層624とはショートしない構造となっている。また、図31で示す液晶表示装置は、ゲート配線層とゲート電極層は連続的ではなく断続的に形成され、お互いにコンタクトホールを介して電気的な接続を取りながら形成されている構造となっている。よって、ソース電極層又はドレイン電極層623b、容量配線層624が形成されている領域では、ゲート電極層621aとゲート電極層621bとは、絶縁膜626上に形成するゲート配線層627bとコンタクトホールにおいて接続することで電気的に接続されている。     As shown in FIG. 31B, the source or drain electrode layer 623b is stacked with the gate wiring layer 627b with an insulating film 626 that is an interlayer insulating film interposed therebetween. The gate wiring layer 627b includes a gate electrode layer 621a and the gate electrode layer 621b are connected to each other through a contact hole formed in the insulating film 626, the insulating film 625, the gate insulating film 622a, and the gate insulating film 622b. Therefore, the gate wiring layer 627b is not short-circuited with the source or drain electrode layer 623b and the capacitor wiring layer 624. Further, the liquid crystal display device shown in FIG. 31 has a structure in which the gate wiring layer and the gate electrode layer are formed intermittently rather than continuously, and are electrically connected to each other through a contact hole. ing. Therefore, in the region where the source or drain electrode layer 623b and the capacitor wiring layer 624 are formed, the gate electrode layer 621a and the gate electrode layer 621b are formed in contact with the gate wiring layer 627b formed over the insulating film 626. It is electrically connected by connecting.

図32(A)は、液晶表示装置の上面図であり、図32(B)は、図32(A)における線X3−V3による断面図である。図32において、液晶表示装置の画素領域内には、基板630上にゲート電極層631a、ゲート電極層631b、ゲート絶縁膜632a、ゲート絶縁膜632b、容量配線層634、ソース電極層又はドレイン電極層633a、ソース電極層又はドレイン電極層633b、ゲート配線層637a、ゲート配線層637b、配線層638a、配線層638b、パッシベーション膜である絶縁膜635、絶縁膜636が形成されている。     32A is a top view of the liquid crystal display device, and FIG. 32B is a cross-sectional view taken along line X3-V3 in FIG. 32, in the pixel region of the liquid crystal display device, a gate electrode layer 631a, a gate electrode layer 631b, a gate insulating film 632a, a gate insulating film 632b, a capacitor wiring layer 634, a source electrode layer or a drain electrode layer are formed over a substrate 630. 633a, a source or drain electrode layer 633b, a gate wiring layer 637a, a gate wiring layer 637b, a wiring layer 638a, a wiring layer 638b, an insulating film 635 which is a passivation film, and an insulating film 636 are formed.

図32(B)で示すようにソース電極層又はドレイン電極層633bは、層間絶縁膜である絶縁膜636を介して、ゲート配線層637bと積層している。図31で示す液晶表示装置において、ゲート電極層621aとゲート配線層627a及びゲート配線層627bとは直接接続している。しかし図33で示す液晶表示装置では、ゲート電極層631aと、ゲート配線層637a及びゲート配線層637bとは、ソース電極層と同材料、同工程で形成される配線層638aを介して電気的に接続される。よって、ゲート電極層631aはゲート絶縁膜632a、ゲート絶縁膜632b上に形成される配線層638aとコンタクトホールで接続し、配線層638aは、ゲート配線層637a及びゲート配線層637bとコンタクトホールを介して接続する。よって、ゲート電極層631a、ゲート配線層637a、及びゲート配線層637bは電気的に接続する。ソース電極層又はドレイン電極層633b、容量配線層634は層間絶縁膜である絶縁膜636を介してゲート配線層637bと積層されるので、ソース電極層又はドレイン電極層633b及び容量配線層634とゲート配線層637bとはショートしない構造となっている。     As shown in FIG. 32B, the source or drain electrode layer 633b is stacked with the gate wiring layer 637b with the insulating film 636 that is an interlayer insulating film interposed therebetween. In the liquid crystal display device illustrated in FIG. 31, the gate electrode layer 621a is directly connected to the gate wiring layer 627a and the gate wiring layer 627b. However, in the liquid crystal display device shown in FIG. 33, the gate electrode layer 631a, the gate wiring layer 637a, and the gate wiring layer 637b are electrically connected to each other through the wiring layer 638a formed in the same process and using the same material as the source electrode layer. Connected. Therefore, the gate electrode layer 631a is connected to the wiring layer 638a formed over the gate insulating film 632a and the gate insulating film 632b through a contact hole, and the wiring layer 638a is connected to the gate wiring layer 637a and the gate wiring layer 637b through the contact hole. Connect. Therefore, the gate electrode layer 631a, the gate wiring layer 637a, and the gate wiring layer 637b are electrically connected. Since the source or drain electrode layer 633b and the capacitor wiring layer 634 are stacked with the gate wiring layer 637b through the insulating film 636 which is an interlayer insulating film, the source or drain electrode layer 633b and the capacitor wiring layer 634 and the gate are stacked. The wiring layer 637b is not short-circuited.

図30、図31及び図32は層間絶縁膜として絶縁膜を、広範囲にわたって覆うように形成した場合を示した。図33、図34及び図35は配線層間を隔てる層間絶縁膜を、フォトリソ工程を用いて必要な個所のみに選択的に形成する例を示す。     30, 31 and 32 show the case where an insulating film is formed as an interlayer insulating film so as to cover a wide range. FIG. 33, FIG. 34 and FIG. 35 show an example in which an interlayer insulating film separating wiring layers is selectively formed only at a necessary portion by using a photolithography process.

図33は図30に、図34は図31に、図35は図32の液晶表示装置にそれぞれ対応しており、層間絶縁膜の構造が異なる構造となっている。図33(A)は、液晶表示装置の上面図であり、図33(B)は、図33(A)における線Y1−Z1による断面図である。図33において、ソース電極層又はドレイン電極層603b及び容量配線層604を覆うように絶縁膜650がフォトリソ工程を用いて形成されている。その絶縁膜650上を跨ぐようにゲート配線層607が形成されている。ゲート配線層607上には、パッシベーション膜として絶縁膜660が形成されている。絶縁膜660は必ずしも必要ではないが、形成することで信頼性を向上させることができる。また本実施の形態では、絶縁膜650単層で形成するが、絶縁膜650の上、または下に絶縁膜を形成して積層構造としてもよい。     FIG. 33 corresponds to the liquid crystal display device of FIG. 30, FIG. 34 corresponds to FIG. 31, and FIG. 35 corresponds to the liquid crystal display device of FIG. FIG. 33A is a top view of the liquid crystal display device, and FIG. 33B is a cross-sectional view taken along line Y1-Z1 in FIG. In FIG. 33, an insulating film 650 is formed by a photolithography process so as to cover the source or drain electrode layer 603b and the capacitor wiring layer 604. A gate wiring layer 607 is formed so as to straddle over the insulating film 650. An insulating film 660 is formed on the gate wiring layer 607 as a passivation film. Although the insulating film 660 is not necessarily required, formation of the insulating film 660 can improve reliability. In this embodiment mode, the insulating film 650 is formed as a single layer; however, an insulating film may be formed on or below the insulating film 650 to have a stacked structure.

図34(A)は、液晶表示装置の上面図であり、図34(B)は、図34(A)における線Y2−Z2による断面図である。図34においても図33と同様に、ソース電極層又はドレイン電極層623b及び容量配線層624を覆うように絶縁膜651が、フォトリソ工程により形成されている。その絶縁膜651上を跨ぐようにゲート配線層627bが形成され、ゲート電極層621aとコンタクトホールにより接続されている。ゲート配線層627a上には、パッシベーション膜として絶縁膜661が形成されている。     34A is a top view of the liquid crystal display device, and FIG. 34B is a cross-sectional view taken along line Y2-Z2 in FIG. 34, as in FIG. 33, an insulating film 651 is formed by a photolithography process so as to cover the source or drain electrode layer 623b and the capacitor wiring layer 624. A gate wiring layer 627b is formed so as to straddle over the insulating film 651, and is connected to the gate electrode layer 621a through a contact hole. An insulating film 661 is formed as a passivation film over the gate wiring layer 627a.

図35(A)は、液晶表示装置の上面図であり、図35(B)は、図35(A)における線Y3−Z3による断面図である。図35においても図33と同様に、ソース電極層又はドレイン電極層633b及び容量配線層634を覆うように絶縁膜652が、フォトリソ工程により形成されている。その絶縁膜652上を跨ぐようにゲート配線層637bが形成され、配線層638aを介してゲート配線層637a及びゲート電極層631aと電気的に接続している。     35A is a top view of the liquid crystal display device, and FIG. 35B is a cross-sectional view taken along line Y3-Z3 in FIG. 35, as in FIG. 33, an insulating film 652 is formed by a photolithography process so as to cover the source or drain electrode layer 633b and the capacitor wiring layer 634. A gate wiring layer 637b is formed so as to straddle over the insulating film 652, and is electrically connected to the gate wiring layer 637a and the gate electrode layer 631a through the wiring layer 638a.

絶縁膜650、絶縁膜651、絶縁膜652のように配線層間のショートを防くための絶縁膜を、選択的に形成すると、直接配線間が接するように形成することができるので、絶縁膜にコンタクトホールを形成する工程が減る。よって、工程が簡略化し低いコスト、高い生産性を得ることができる。     When an insulating film for preventing a short circuit between wiring layers, such as the insulating film 650, the insulating film 651, and the insulating film 652, is selectively formed, it can be formed so that the wirings are in direct contact with each other. The number of steps for forming contact holes is reduced. Therefore, the process can be simplified and low cost and high productivity can be obtained.

図40の液晶表示装置もソース電極層又はドレイン電極層643b及び容量配線層644と配線層647bを物理的に隔てるために設ける絶縁膜653をフォトリソ工程を用いて選択的に形成する例である。図33乃至図35における液晶表示装置では、絶縁膜上にゲート配線層を跨ぐように形成することで、ソース電極層又はドレイン電極層とゲート配線層とのショートを防いでいた。図40の液晶表示装置では、ゲート電極層641a、ゲート電極層641bを形成する工程で、配線層647a、配線層647bを形成する。その後ソース電極層又はドレイン電極層643a、容量配線層644を形成する前に、配線層647a、配線層647bを覆うゲート絶縁膜の一部をエッチングによって除去する。配線層647b上の一部に絶縁膜653をフォトリソ工程を用いて選択的に形成し、絶縁膜653上にソース電極層又はドレイン電極層643a、容量配線層644を形成する。ソース電極層又はドレイン電極層643b及び容量配線層644を形成するのと同工程で、配線層648a、配線層648bをゲート電極層641a、ゲート電極層641bとそれぞれ接するように形成する。配線層648aと配線層648bとは、絶縁膜653の下で配線層647bによって電気的に接続されている。このように、絶縁膜653の下層でゲート配線層とゲート電極層を電気的に接続することができる。     The liquid crystal display device in FIG. 40 is also an example in which the insulating film 653 provided to physically separate the source or drain electrode layer 643b and the capacitor wiring layer 644 from the wiring layer 647b is selectively formed using a photolithography process. In the liquid crystal display device shown in FIGS. 33 to 35, a short circuit between the source electrode layer or the drain electrode layer and the gate wiring layer is prevented by forming the gate wiring layer over the insulating film. In the liquid crystal display device in FIG. 40, the wiring layer 647a and the wiring layer 647b are formed in the step of forming the gate electrode layer 641a and the gate electrode layer 641b. After that, before forming the source or drain electrode layer 643a and the capacitor wiring layer 644, part of the gate insulating film covering the wiring layer 647a and the wiring layer 647b is removed by etching. An insulating film 653 is selectively formed over part of the wiring layer 647b by a photolithography process, and a source or drain electrode layer 643a and a capacitor wiring layer 644 are formed over the insulating film 653. In the same process as the formation of the source or drain electrode layer 643b and the capacitor wiring layer 644, the wiring layer 648a and the wiring layer 648b are formed in contact with the gate electrode layer 641a and the gate electrode layer 641b, respectively. The wiring layer 648a and the wiring layer 648b are electrically connected by the wiring layer 647b under the insulating film 653. In this manner, the gate wiring layer and the gate electrode layer can be electrically connected under the insulating film 653.

以上の工程で示すように、信頼性の高い液晶表示装置を低コストで生産性よく作製することができる。     As shown in the above steps, a highly reliable liquid crystal display device can be manufactured with low cost and high productivity.

(実施の形態11)
次に、実施の形態1乃至10によって作製される液晶表示パネルに駆動用のドライバ回路を実装する態様について説明する。
(Embodiment 11)
Next, a mode in which a driver circuit for driving is mounted on the liquid crystal display panel manufactured according to Embodiments 1 to 10 will be described.

まず、COG方式を採用した液晶表示装置について、図29(A)を用いて説明する。基板2700上には、文字や画像などの情報を表示する画素部2701が設けられる。複数の駆動回路が設けられた基板を、矩形状に分断し、分断後の駆動回路(以下ドライバICと表記)2751は、基板2700上に実装される。図29(A)は複数のドライバIC2751、該ドライバIC2751の先にFPC2750を実装する形態を示す。また、分割する大きさを画素部の信号線側の辺の長さとほぼ同じにし、単数のドライバICに、該ドライバICの先にテープを実装してもよい。   First, a liquid crystal display device employing a COG method is described with reference to FIG. A pixel portion 2701 for displaying information such as characters and images is provided over the substrate 2700. A substrate provided with a plurality of drive circuits is divided into rectangular shapes, and a divided drive circuit (hereinafter referred to as a driver IC) 2751 is mounted on the substrate 2700. FIG. 29A illustrates a form in which a plurality of driver ICs 2751 and an FPC 2750 are mounted on the tip of the driver ICs 2751. Further, the size to be divided may be substantially the same as the length of the side of the pixel portion on the signal line side, and a tape may be mounted on the tip of the driver IC on a single driver IC.

また、TAB方式を採用してもよく、その場合は、図29(B)で示すように複数のテープを貼り付けて、該テープにドライバICを実装すればよい。COG方式の場合と同様に、単数のテープに単数のドライバICを実装してもよく、この場合には、強度の問題から、ドライバICを固定する金属片等を一緒に貼り付けるとよい。   Alternatively, a TAB method may be employed. In that case, a plurality of tapes may be attached and driver ICs may be mounted on the tapes as shown in FIG. As in the case of the COG method, a single driver IC may be mounted on a single tape. In this case, a metal piece or the like for fixing the driver IC may be attached together due to strength problems.

これらの表示パネルに実装されるドライバICは、生産性を向上させる観点から、一辺が300mmから1000mm以上の矩形状の基板上に複数個作り込むとよい。   A plurality of driver ICs mounted on these display panels may be formed on a rectangular substrate having a side of 300 mm to 1000 mm or more from the viewpoint of improving productivity.

つまり、基板上に駆動回路部と入出力端子を一つのユニットとする回路パターンを複数個形成し、最後に分割して取り出せばよい。ドライバICの長辺の長さは、画素部の一辺の長さや画素ピッチを考慮して、長辺が15〜80mm、短辺が1〜6mmの矩形状に形成してもよいし、画素領域の一辺、又は画素部の一辺と各駆動回路の一辺とを足した長さに形成してもよい。   That is, a plurality of circuit patterns having a drive circuit portion and an input / output terminal as one unit may be formed on the substrate, and finally divided and taken out. The long side of the driver IC may be formed in a rectangular shape having a long side of 15 to 80 mm and a short side of 1 to 6 mm in consideration of the length of one side of the pixel portion and the pixel pitch. Or a length obtained by adding one side of the pixel portion and one side of each driver circuit.

ドライバICのICチップに対する外形寸法の優位性は長辺の長さにあり、長辺が15〜80mmで形成されたドライバICを用いると、画素部に対応して実装するのに必要な数がICチップを用いる場合よりも少なくて済み、製造上の歩留まりを向上させることができる。また、ガラス基板上にドライバICを形成すると、母体として用いる基板の形状に限定されないので生産性を損なうことがない。これは、円形のシリコンウエハからICチップを取り出す場合と比較すると、大きな優位点である。   The advantage of the external dimensions of the driver IC over the IC chip lies in the length of the long side. When a driver IC formed with a long side of 15 to 80 mm is used, the number required for mounting corresponding to the pixel portion is as follows. This is less than when an IC chip is used, and the manufacturing yield can be improved. Further, when a driver IC is formed over a glass substrate, the shape of the substrate used as a base is not limited, and thus productivity is not impaired. This is a great advantage compared with the case where the IC chip is taken out from the circular silicon wafer.

また、図28(B)のように走査線側の駆動回路3704は基板上に一体形成される場合、画素領域3701の外側の領域には、信号線側の駆動回路駆動回路が形成されたドライバICが実装される。これらのドライバICは、信号線側の駆動回路である。RGBフルカラーに対応した画素領域を形成するためには、XGAクラスで信号線の本数が3072本必要であり、UXGAクラスでは4800本が必要となる。このような本数で形成された信号線は、画素領域3701の端部で数ブロック毎に区分して引出線を形成し、ドライバICの出力端子のピッチに合わせて集められる。   In the case where the driver circuit 3704 on the scanning line side is formed over the substrate as shown in FIG. 28B, the driver in which the driver circuit driver circuit on the signal line side is formed in the region outside the pixel region 3701. IC is mounted. These driver ICs are drive circuits on the signal line side. In order to form a pixel region corresponding to RGB full color, the number of signal lines in the XGA class is 3072 and the number in the UXGA class is 4800. The signal lines formed in such a number are divided into several blocks at the end of the pixel region 3701 to form lead lines, and are collected according to the pitch of the output terminals of the driver IC.

ドライバICは、基板上に形成された結晶質半導体により形成されることが好適であり、本発明を用いた薄膜トランジスタを用いることができる。また移動度や応答速度が良好なために高速駆動が可能で、従来よりも素子の動作周波数を向上させることができ、特性バラツキが少ないために高い信頼性を得ることができる。   The driver IC is preferably formed of a crystalline semiconductor formed over a substrate, and a thin film transistor using the present invention can be used. In addition, since the mobility and response speed are good, high-speed driving is possible, the operating frequency of the element can be improved as compared with the prior art, and there is less variation in characteristics, so that high reliability can be obtained.

画素領域は、信号線と走査線が交差してマトリクスを形成し、各交差部に対応してトランジスタが配置される。画素領域に配置されるトランジスタとしても、本発明を用いた薄膜トランジスタを適用することができる。本発明を適用して作製される薄膜トランジスタは、簡略化した工程で比較的高移動度が得られるため、大画面の液晶表示装置を作製する上で有効である。従って、この薄膜トランジスタを画素のスイッチング用素子や、走査線側の駆動回路を構成する素子として用いることができる。従って、システムオンパネル化を実現した表示パネルを作製することができる。   In the pixel region, signal lines and scanning lines intersect to form a matrix, and transistors are arranged corresponding to the respective intersections. A thin film transistor using the present invention can also be applied to a transistor arranged in a pixel region. A thin film transistor manufactured by applying the present invention is effective in manufacturing a large-screen liquid crystal display device because a relatively high mobility can be obtained by a simplified process. Therefore, this thin film transistor can be used as a switching element of a pixel or an element constituting a driving circuit on the scanning line side. Therefore, a display panel that realizes system-on-panel can be manufactured.

図29(A)、(B)のように走査線駆動回路及び信号線駆動回路の両方として、ドライバICを実装してもよい。その場合には、走査線側と信号線側で用いるドライバICの仕様を異なるものにするとよい。   As shown in FIGS. 29A and 29B, driver ICs may be mounted as both the scanning line driver circuit and the signal line driver circuit. In that case, the specifications of the driver ICs used on the scanning line side and the signal line side may be different.

その場合には、走査線側と信号線側で用いるドライバICの仕様を異なるものにすることが好適である。例えば、走査線側のドライバICを構成するトランジスタには30V程度の耐圧が要求されるものの、駆動周波数は100kHz以下であり、比較的高速動作は要求されない。従って、走査線側のドライバを構成するトランジスタのチャネル長(L)は十分大きく設定することが好適である。一方、信号線側のドライバICのトランジスタには、12V程度の耐圧があれば十分であるが、駆動周波数は3Vにて65MHz程度であり、高速動作が要求される。そのため、ドライバを構成するトランジスタのチャネル長などはミクロンルールで設定することが好適である。なおチャネル長方向とは、チャネル形成領域において、電流が流れる方向、換言すると電荷が移動する方向と一致する。   In that case, it is preferable that the specifications of the driver ICs used on the scanning line side and the signal line side are different. For example, although a transistor constituting the driver IC on the scanning line side is required to have a withstand voltage of about 30 V, the driving frequency is 100 kHz or less, and a relatively high speed operation is not required. Therefore, it is preferable to set the channel length (L) of the transistors forming the driver on the scanning line side to be sufficiently large. On the other hand, it is sufficient for the transistor of the driver IC on the signal line side to have a withstand voltage of about 12V, but the drive frequency is about 65 MHz at 3V, and high speed operation is required. Therefore, it is preferable to set the channel length and the like of the transistors constituting the driver on the micron rule. Note that the channel length direction corresponds to the direction in which current flows in the channel formation region, in other words, the direction in which charges move.

ドライバICの実装方法は、特に限定されるものではなく、公知のCOG方法やワイヤボンディング方法、或いはTAB方法を用いることができる。   The method for mounting the driver IC is not particularly limited, and a known COG method, wire bonding method, or TAB method can be used.

ドライバICの厚さは、対向基板と同じ厚さとすることで、両者の間の高さはほぼ同じものとなり、液晶表示装置全体としての薄型化に寄与する。また、それぞれの基板を同じ材質のもので作製することにより、この液晶表示装置に温度変化が生じても熱応力が発生することなく、TFTで作製された回路の特性を損なうことはない。その他にも、本実施の形態で示すようにICチップよりも長尺のドライバICで駆動回路を実装することにより、1つの画素領域に対して、実装されるドライバICの個数を減らすことができる。   By setting the thickness of the driver IC to the same thickness as that of the counter substrate, the height between the two becomes substantially the same, which contributes to the thinning of the liquid crystal display device as a whole. Further, by manufacturing each substrate with the same material, thermal stress does not occur even if a temperature change occurs in the liquid crystal display device, and the characteristics of the circuit manufactured by the TFT are not impaired. In addition, the number of driver ICs to be mounted in one pixel region can be reduced by mounting the driver circuit with a driver IC longer than the IC chip as shown in this embodiment mode. .

以上のようにして、液晶表示パネルに駆動回路を組み入れることができる。   As described above, a driving circuit can be incorporated in the liquid crystal display panel.

(実施の形態12)
本実施の形態では、上記実施の形態において、ゲート電極層とソース電極層及びドレイン電極層との端部の位置関係、即ちゲート電極層の幅とチャネル長の大きさの関係について、図26を用いて説明する。
(Embodiment 12)
In this embodiment mode, FIG. 26 shows the positional relationship between the end portions of the gate electrode layer, the source electrode layer, and the drain electrode layer, that is, the relationship between the width of the gate electrode layer and the channel length in the above embodiment mode. It explains using.

図26(A)は基板540上に形成された、ゲート電極層541、ゲート絶縁膜542a、ゲート絶縁膜542b、半導体層543、一導電性を有する半導体層544a、一導電性を有する半導体層544b、ソース電極層又はドレイン電極層545a、ソース電極層又はドレイン電極層545bからなる薄膜トランジスタである。なお、本実施の形態では、実施の形態1で示したように、ゲート絶縁膜を3層構造としている。   FIG. 26A illustrates a gate electrode layer 541, a gate insulating film 542a, a gate insulating film 542b, a semiconductor layer 543, a semiconductor layer 544a having one conductivity, and a semiconductor layer 544b having one conductivity, which are formed over a substrate 540. , A thin film transistor including a source or drain electrode layer 545a and a source or drain electrode layer 545b. Note that in this embodiment mode, as shown in Embodiment Mode 1, the gate insulating film has a three-layer structure.

図26(A)は、ゲート電極層541上をソース電極層及びドレイン電極層545a、ソース電極層及びドレイン電極層545bの端部がc1だけ重なっている。ここでは、ソース電極層及びドレイン電極層545a、ソース電極層及びドレイン電極層545bとが重なっている領域をオーバーラップ領域と呼ぶ。即ち、ゲート電極層の幅b1がチャネル長a1よりも大きい。オーバーラップ領域の幅c1は、(b1-a1)/2で表される。このようなオーバーラップ領域を有するnチャネルTFTは、ソース電極層及びドレイン電極層と、半導体領域との間に、n+領域とn-領域とを有することが好ましい。この構造により、電界の緩和効果が大きくなり、ホットキャリア耐性を高めることが可能となる。     In FIG. 26A, end portions of the source and drain electrode layers 545a and 545b overlap with the gate electrode layer 541 by c1. Here, a region where the source and drain electrode layers 545a and the source and drain electrode layers 545b overlap is referred to as an overlap region. That is, the width b1 of the gate electrode layer is larger than the channel length a1. The width c1 of the overlap region is represented by (b1-a1) / 2. An n-channel TFT having such an overlap region preferably has an n + region and an n − region between the source and drain electrode layers and the semiconductor region. With this structure, the effect of relaxing the electric field is increased, and hot carrier resistance can be increased.

図26(B)は基板550上に形成された、ゲート電極層551、ゲート絶縁膜552a、ゲート絶縁膜552b、半導体層553、一導電性を有する半導体層554a、一導電性を有する半導体層554b、ソース電極層又はドレイン電極層555a、ソース電極層又はドレイン電極層555bからなる薄膜トランジスタである。   FIG. 26B illustrates a gate electrode layer 551, a gate insulating film 552a, a gate insulating film 552b, a semiconductor layer 553, a semiconductor layer 554a having one conductivity, and a semiconductor layer 554b having one conductivity, which are formed over a substrate 550. , A thin film transistor including a source or drain electrode layer 555a and a source or drain electrode layer 555b.

図26(B)は、ゲート電極層551の端部と、ソース電極層及びドレイン電極層555a、ソース電極層及びドレイン電極層555bの端部が一致している。即ち、ゲート電極層の幅b2とチャネル長a2とが等しい。     In FIG. 26B, the end portion of the gate electrode layer 551 is aligned with the end portions of the source and drain electrode layers 555a and 555b. That is, the width b2 of the gate electrode layer is equal to the channel length a2.

図26(C)は基板560上に形成された、ゲート電極層561、ゲート絶縁膜562a、ゲート絶縁膜562b、半導体層563、一導電性を有する半導体層564a、一導電性を有する半導体層564b、ソース電極層又はドレイン電極層565a、ソース電極層又はドレイン電極層565bからなる薄膜トランジスタである。   FIG. 26C illustrates a gate electrode layer 561, a gate insulating film 562a, a gate insulating film 562b, a semiconductor layer 563, a semiconductor layer 564a having one conductivity, and a semiconductor layer 564b having one conductivity, which are formed over a substrate 560. , A thin film transistor including a source or drain electrode layer 565a and a source or drain electrode layer 565b.

図26(C)は、ゲート電極層561とソース電極層及びドレイン電極層565a、ソース電極層及びドレイン電極層565aの端部とがc3だけ離れている。ここでは、ここでは、ゲート電極層561と、ソース電極層及びドレイン電極層565a、ソース電極層及びドレイン電極層565aとが離れている領域をオフセット領域と呼ぶ。即ち、ゲート電極層の幅b3がチャネル長a3よりも小さい。オフセット領域の幅c3は、(a3-b3)/2で表される。このような構造のTFTは、オフ電流を低減することができるため、該TFTを液晶表示装置のスイッチング素子として用いた場合、コントラストを向上させることができる。   In FIG. 26C, the gate electrode layer 561 is separated from the end portions of the source and drain electrode layers 565a and the source and drain electrode layers 565a by c3. Here, a region where the gate electrode layer 561 is separated from the source and drain electrode layers 565a and the source and drain electrode layers 565a is referred to as an offset region. That is, the width b3 of the gate electrode layer is smaller than the channel length a3. The width c3 of the offset region is represented by (a3−b3) / 2. Since a TFT having such a structure can reduce off-state current, contrast can be improved when the TFT is used as a switching element of a liquid crystal display device.

さらには、半導体領域が複数のゲート電極を覆ういわゆるマルチゲート構造のTFTとしても良い。この様な構造のTFTも、オフ電流を低減することができる。   Further, a TFT having a so-called multi-gate structure in which the semiconductor region covers a plurality of gate electrodes may be used. A TFT having such a structure can also reduce off-state current.

(実施の形態13)
上記実施の形態において、チャネル形成領域表面に対して垂直な端部を有するソース電極層及びドレイン電極層を示したが、この構造に限定されない。図25に示すように、チャネル形成領域表面に対して90度より大きく、180度未満、好ましくは95〜140度、さらに好ましくは135度〜140度を有する端部であってもよい。また、ソース電極層とチャネル形成領域表面との角度をθ1、ドレイン電極層とチャネル形成領域表面との角度をθ2とすると、θ1とθ2が等しくてもよい。また、異なっていてもよい。このような形状のソース電極及びドレイン電極は、ドライエッチング法により形成することが可能である。
(Embodiment 13)
In the above embodiment mode, the source electrode layer and the drain electrode layer having end portions perpendicular to the surface of the channel formation region are shown; however, the present invention is not limited to this structure. As shown in FIG. 25, it may be an end portion having an angle of greater than 90 degrees and less than 180 degrees, preferably 95 to 140 degrees, more preferably 135 to 140 degrees with respect to the surface of the channel formation region. Further, if the angle between the source electrode layer and the channel formation region surface is θ1, and the angle between the drain electrode layer and the channel formation region surface is θ2, θ1 and θ2 may be equal. It may be different. The source electrode and the drain electrode having such a shape can be formed by a dry etching method.

(実施の形態14)
本実施の形態では、上記実施の形態に適応可能な半導体膜の結晶化工程を図24を用いて説明する。図24(B)は、図24(A)の上面図である。また、図24(D)は、図24(C)の上面図である。
(Embodiment 14)
In this embodiment mode, a crystallization process of a semiconductor film which can be applied to the above embodiment mode will be described with reference to FIGS. FIG. 24B is a top view of FIG. FIG. 24D is a top view of FIG.

図24において、基板500上に、ゲート電極層501、ゲート絶縁膜502a、ゲート絶縁膜502bが形成され、次に、金属膜を形成後、フォトリソ工程を用いて金属膜をパターニングして選択的に金属層503形成した後、非晶質半導体膜504が形成されている。非晶質半導体膜504上に不純物を含む半導体膜505を形成する(図24(A))。本実施例では、不純物を含む半導体膜505には、n型を付与する不純物元素(本実施の形態ではリンを用いる)が含まれている。なお、本実施の形態では、実施の形態1で示したように、ゲート絶縁膜を3層構造としている。     In FIG. 24, a gate electrode layer 501, a gate insulating film 502a, and a gate insulating film 502b are formed on a substrate 500. Next, after forming a metal film, the metal film is selectively patterned by using a photolithography process. After the metal layer 503 is formed, an amorphous semiconductor film 504 is formed. A semiconductor film 505 containing an impurity is formed over the amorphous semiconductor film 504 (FIG. 24A). In this embodiment, the semiconductor film 505 containing an impurity contains an impurity element imparting n-type conductivity (in this embodiment, phosphorus is used). Note that in this embodiment mode, as shown in Embodiment Mode 1, the gate insulating film has a three-layer structure.

次に、加熱処理により、非晶質半導体膜504の結晶化とゲッタリングを同時に行なう。非晶質半導体膜を加熱すると、図24(C)及び図24(D)の矢印で示すように、金属層503と半導体膜との接触部分から、基板の表面に平行な方向へ結晶成長が発生し、結晶性半導体膜506が形成する。また、不純物を含む半導体膜505は、金属元素を有した不純物を含む半導体膜507が形成される。なお、金属層503から、かなり離れた部分では結晶化は行われず、非晶質部分が残存する。   Next, the amorphous semiconductor film 504 is simultaneously crystallized and gettered by heat treatment. When the amorphous semiconductor film is heated, crystal growth occurs in a direction parallel to the surface of the substrate from the contact portion between the metal layer 503 and the semiconductor film, as shown by arrows in FIGS. The crystalline semiconductor film 506 is formed. In addition, as the semiconductor film 505 containing an impurity, a semiconductor film 507 containing an impurity containing a metal element is formed. Note that crystallization is not performed in a portion far from the metal layer 503, and an amorphous portion remains.


このように、基板に平行な方向への結晶成長を横成長またはラテラル成長と称する。横成長により大粒径の結晶粒を形成することができるため、より高い移動度を有する薄膜トランジスタを形成することができる。
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Thus, crystal growth in a direction parallel to the substrate is referred to as lateral growth or lateral growth. Since crystal grains having a large grain size can be formed by lateral growth, a thin film transistor having higher mobility can be formed.

(実施の形態15)
本発明の半導体装置に具備される保護回路の一例について説明する。
(Embodiment 15)
An example of a protection circuit included in the semiconductor device of the present invention will be described.

図29で示すように、外部回路と内部回路の間に保護回路2713を形成することができる。保護回路は、TFT、ダイオード、抵抗素子及び容量素子等から選択された1つ又は複数の素子によって構成されるものであり、以下にはいくつかの保護回路の構成とその動作について説明する。まず、外部回路と内部回路の間に配置される保護回路であって、1つの入力端子に対応した保護回路の等価回路図の構成について、図42を用いて説明する。図42(A)に示す保護回路は、pチャネル型薄膜トランジスタ7220、7230、容量素子7210、7240、抵抗素子7250を有する。抵抗素子7250は2端子の抵抗であり、一端には入力電圧Vin(以下、Vinと表記)が、他端には低電位電圧VSS(以下、VSSと表記)が与えられる。   As shown in FIG. 29, a protection circuit 2713 can be formed between the external circuit and the internal circuit. The protection circuit is composed of one or a plurality of elements selected from a TFT, a diode, a resistance element, a capacitance element, and the like, and the configurations and operations of some protection circuits will be described below. First, a configuration of an equivalent circuit diagram of a protection circuit arranged between an external circuit and an internal circuit and corresponding to one input terminal will be described with reference to FIG. The protection circuit illustrated in FIG. 42A includes p-channel thin film transistors 7220 and 7230, capacitor elements 7210 and 7240, and a resistance element 7250. The resistance element 7250 is a two-terminal resistor, and an input voltage Vin (hereinafter referred to as Vin) is applied to one end, and a low potential voltage VSS (hereinafter referred to as VSS) is applied to the other end.

図41(B)に示す保護回路は、pチャネル型薄膜トランジスタ7220、7230を、整流性を有するダイオード7260、7270で代用した等価回路図である。図41(C)に示す保護回路は、pチャネル型薄膜トランジスタ7220、7230を、TFT7350、7360、7370、7380で代用した等価回路図である。また、上記とは別の構成の保護回路として、図41(D)に示す保護回路は、抵抗7280、7290と、nチャネル型薄膜トランジスタ7300を有する。図41(E)に示す保護回路は、抵抗7280、7290、pチャネル型薄膜トランジスタ7310及びnチャネル型薄膜トランジスタ7320を有する。保護回路を設けることで電位の急激な変動を防いで、素子の破壊又は損傷を防ぐことができ、信頼性が向上する。なお、上記保護回路を構成する素子は、耐圧に優れた非晶質半導体により構成することが好ましい。本実施の形態は 、上記の実施の形態と自由に組み合わせることが可能である。   The protection circuit illustrated in FIG. 41B is an equivalent circuit diagram in which the p-channel thin film transistors 7220 and 7230 are replaced with rectifying diodes 7260 and 7270. The protection circuit illustrated in FIG. 41C is an equivalent circuit diagram in which the p-channel thin film transistors 7220 and 7230 are substituted with TFTs 7350, 7360, 7370, and 7380. In addition, as a protection circuit having a different structure from the above, the protection circuit illustrated in FIG. 41D includes resistors 7280 and 7290 and an n-channel thin film transistor 7300. A protection circuit illustrated in FIG. 41E includes resistors 7280 and 7290, a p-channel thin film transistor 7310, and an n-channel thin film transistor 7320. By providing the protection circuit, a rapid change in potential can be prevented, and destruction or damage of the element can be prevented, so that reliability is improved. Note that the element forming the protection circuit is preferably formed using an amorphous semiconductor with excellent withstand voltage. This embodiment mode can be freely combined with the above embodiment modes.

(実施の形態16)
上記実施の形態により作製される液晶表示パネルによって、液晶テレビジョン装置を完成させることができる。液晶表示パネルには、図28(A)で示すような構成として画素部のみが形成されて走査線側駆動回路と信号線側駆動回路とが、図30(B)のようなTAB方式により実装される場合と、図29(A)のようなCOG方式により実装される場合と、図28(B)に示すようにSASでTFTを形成し、画素部と走査線側駆動回路を基板上に一体形成し信号線側駆動回路を別途ドライバICとして実装する場合、また図28(C)のように画素部と信号線側駆動回路と走査線側駆動回路を基板上に一体形成する場合などがあるが、どのような形態としても良い。
(Embodiment 16)
A liquid crystal television device can be completed with the liquid crystal display panel manufactured according to the above embodiment mode. In the liquid crystal display panel, only the pixel portion is formed as shown in FIG. 28A, and the scanning line side driver circuit and the signal line side driver circuit are mounted by the TAB method as shown in FIG. In the case of being mounted by the COG method as shown in FIG. 29A, the TFT is formed by SAS as shown in FIG. 28B, and the pixel portion and the scanning line side driver circuit are formed on the substrate. In some cases, the signal line side driver circuit is formed as a separate driver IC, and the pixel portion, the signal line side driver circuit, and the scanning line side driver circuit are integrally formed on the substrate as shown in FIG. There are, but any form is acceptable.

その他の外部回路の構成として、映像信号の入力側では、チューナで受信した信号のうち、映像信号を増幅する映像信号増幅回路と、そこから出力される信号を赤、緑、青の各色に対応した色信号に変換する映像信号処理回路と、その映像信号をドライバICの入力仕様に変換するためのコントロール回路などからなっている。コントロール回路は、走査線側と信号線側にそれぞれ信号が出力する。デジタル駆動する場合には、信号線側に信号分割回路を設け、入力デジタル信号をm個に分割して供給する構成としても良い。   As other external circuit configurations, on the video signal input side, among the signals received by the tuner, the video signal amplification circuit that amplifies the video signal, and the signal output from it corresponds to each color of red, green, and blue And a control circuit for converting the video signal into the input specification of the driver IC. The control circuit outputs signals to the scanning line side and the signal line side, respectively. In the case of digital driving, a signal dividing circuit may be provided on the signal line side and an input digital signal may be divided into m pieces and supplied.

チューナで受信した信号のうち、音声信号は、音声信号増幅回路に送られ、その出力は音声信号処理回路を経てスピーカに供給される。制御回路は受信局(受信周波数)や音量の制御情報を入力部から受け、チューナや音声信号処理回路に信号を送出する。   Of the signals received by the tuner, the audio signal is sent to the audio signal amplifier circuit, and the output is supplied to the speaker via the audio signal processing circuit. The control circuit receives control information of the receiving station (reception frequency) and volume from the input unit, and sends a signal to the tuner and the audio signal processing circuit.

図23は液晶表示モジュールの一例であり、TFT基板2600と対向基板2601がシール材2602により固着され、その間に画素部2603と液晶層2604が設けられ表示領域を形成している。着色層2605はカラー表示を行う場合に必要であり、RGB方式の場合は、赤、緑、青の各色に対応した着色層が各画素に対応して設けられている。TFT基板2600と対向基板2601の外側には偏光板2606、2607、レンズフィルム2613が配設されている。光源は冷陰極管2610と反射板2611により構成され、回路基板2612は、フレキシブル配線基板2609によりTFT基板2600と接続され、コントロール回路や電源回路などの外部回路が組みこまれている。液晶表示モジュールには、TN(Twisted Nematic)モード、IPS(In−Plane−Switching)モード、MVA(Multi−domain Vertical Alignment)モード、ASM(Axially Symmetric
aligned Micro−cell)モード、OCBモードなどを用いることができる。
FIG. 23 illustrates an example of a liquid crystal display module. A TFT substrate 2600 and a counter substrate 2601 are fixed to each other with a sealant 2602, and a pixel portion 2603 and a liquid crystal layer 2604 are provided therebetween to form a display region. The colored layer 2605 is necessary for color display. In the case of the RGB method, a colored layer corresponding to each color of red, green, and blue is provided corresponding to each pixel. Polarizing plates 2606 and 2607 and a lens film 2613 are provided outside the TFT substrate 2600 and the counter substrate 2601. The light source is composed of a cold cathode tube 2610 and a reflection plate 2611. The circuit board 2612 is connected to the TFT substrate 2600 by a flexible wiring board 2609, and an external circuit such as a control circuit or a power supply circuit is incorporated. The liquid crystal display module includes TN (Twisted Nematic) mode, IPS (In-Plane-Switching) mode, MVA (Multi-domain Vertical Alignment) mode, ASM (Axial Symmetric).
An aligned micro-cell) mode, an OCB mode, or the like can be used.

また、本発明で作製する液晶表示装置は高速応答が可能なOCBモードを用いることでより高性能化することができる。図44は図23の液晶表示モジュールにOCBモードを適用した一例であり、FS−LCD(Field sequential−LCD)となっている。FS−LCDは、1フレーム期間に赤色発光と緑発光と青発光をそれぞれ行うものであり、各発光を発光ダイオード等で行うので、カラーフィルターが不要である。よって、3原色のカラーフィルターを並べる必要がないため同じ面積で9倍の画素を表示できる。一方、1フレーム期間に3色の発光を行うため、液晶の高速な応答が求められる。   Further, the liquid crystal display device manufactured according to the present invention can have higher performance by using an OCB mode capable of high-speed response. FIG. 44 shows an example in which the OCB mode is applied to the liquid crystal display module of FIG. 23, and is an FS-LCD (Field sequential-LCD). The FS-LCD emits red light, green light, and blue light in one frame period, and each light emission is performed by a light emitting diode or the like, so that a color filter is unnecessary. Therefore, since it is not necessary to arrange color filters of the three primary colors, 9 times as many pixels can be displayed with the same area. On the other hand, since three colors of light are emitted in one frame period, a high-speed response of the liquid crystal is required.

本発明の液晶表示装置の有する薄膜トランジスタは高速作動することができるため、OCBモードを用いることができる。OCBモードの液晶層は、いわゆるπセル構造を有している。πセル構造とは、液晶分子のプレチルト角がアクティブマトリクス基板と対向基板との基板間の中心面に対して面対称の関係で配向された構造である。πセル構造の配向状態は、基板間に電圧が印加されていない時はスプレイ配向となり、電圧を印加するとベンド配向に移行する。さらに電圧を印加するとベンド配向の液晶分子が両基板と垂直に配向し、光が透過する状態となる。なお、OCBモードにすると、従来のTNモードより約10倍速い高速応答性を実現できる。   Since the thin film transistor included in the liquid crystal display device of the present invention can operate at high speed, an OCB mode can be used. The liquid crystal layer in the OCB mode has a so-called π cell structure. The π cell structure is a structure in which the pretilt angles of liquid crystal molecules are aligned in a plane-symmetric relationship with respect to the center plane between the active matrix substrate and the counter substrate. The alignment state of the π cell structure is splay alignment when no voltage is applied between the substrates, and shifts to bend alignment when a voltage is applied. When a voltage is further applied, the bend-aligned liquid crystal molecules are aligned perpendicularly to both substrates, and light is transmitted. In the OCB mode, high-speed response that is about 10 times faster than the conventional TN mode can be realized.

よって、本発明の液晶表示装置に、FS方式、及びOCBモードを適用することができ、一層高性能で高画質な液晶表示装置、また液晶テレビジョンを完成させることができる。また、FS方式に対応するモードとして、強誘電性液晶(FLC:Ferroelectric Liquid Crystal)を用いたHV−FLC、SS−FLCなども用いることができる。代表的にはOCBモードは粘度の比較的低いネマチック液晶が用いられ、HV−FLC、SS−FLCには、スメクチック液晶が用いられるが、液晶材料としては、FLC、ネマチック液晶、スメクチック液晶などの材料を用いることができる。図44の液晶表示モジュールは透過型の液晶表示モジュールを示しており、光源として赤色光源2910a、緑色光源2910b、青色光源2910cが設けられている。光源は赤色光源2910a、緑色光源2910b、青色光源2910cをそれぞれオンオフを制御するために、制御部2912が設置されている。制御部2912によって、各色の発光は制御され、液晶に光は入射し、時間分割を用いて画像を合成し、カラー表示が行われる。 Therefore, the FS mode and the OCB mode can be applied to the liquid crystal display device of the present invention, and a liquid crystal display device and a liquid crystal television with higher performance and higher image quality can be completed. Further, as a mode corresponding to the FS mode, HV-FLC, SS-FLC using a ferroelectric liquid crystal (FLC: Ferroelectric Liquid Crystal), or the like can be used. Typically, a nematic liquid crystal having a relatively low viscosity is used in the OCB mode, and a smectic liquid crystal is used in HV-FLC and SS-FLC. As a liquid crystal material, materials such as FLC, nematic liquid crystal, and smectic liquid crystal are used. Can be used. The liquid crystal display module of FIG. 44 is a transmissive liquid crystal display module, and a red light source 2910a, a green light source 2910b, and a blue light source 2910c are provided as light sources. A control unit 2912 is installed to control on / off of the red light source 2910a, the green light source 2910b, and the blue light source 2910c. The light emission of each color is controlled by the control unit 2912, light enters the liquid crystal, an image is synthesized using time division, and color display is performed.

また、液晶表示モジュールの高速光学応答速度は、液晶表示モジュールのセルギャップを狭くすることで高速化する。また液晶材料の粘度を下げることでも高速化できる。上記高速化は、TNモードの液晶表示モジュールの画素領域の画素、またはドットピッチが30μm以下の場合に、より効果的である。   In addition, the high-speed optical response speed of the liquid crystal display module is increased by narrowing the cell gap of the liquid crystal display module. The speed can also be increased by reducing the viscosity of the liquid crystal material. The increase in speed is more effective when the pixel in the pixel region of the TN mode liquid crystal display module or the dot pitch is 30 μm or less.

これらの液晶表示モジュールを、図36(A)に示すように、筐体2001に組みこんで、液晶テレビジョン装置を完成させることができる。液晶表示モジュールにより主画面2003が形成され、その他付属設備としてスピーカ部2009、操作スイッチなどが備えられている。このように、本発明により液晶テレビジョン装置を完成させることができる。   These liquid crystal display modules can be incorporated into a housing 2001 as shown in FIG. 36A to complete a liquid crystal television device. A main screen 2003 is formed by a liquid crystal display module, and a speaker unit 2009, operation switches, and the like are provided as other accessory equipment. Thus, a liquid crystal television device can be completed according to the present invention.

筐体2001に液晶素子を利用した表示用パネル2002が組みこまれ、受信機2005により一般のテレビ放送の受信をはじめ、モデム2004を介して有線又は無線による通信ネットワークに接続することにより一方向(送信者から受信者)又は双方向(送信者と受信者間、又は受信者間同士)の情報通信をすることもできる。液晶テレビジョン装置の操作は、筐体に組みこまれたスイッチ又は別体のリモコン装置2006により行うことが可能であり、このリモコン装置にも出力する情報を表示する表示部2007が設けられていても良い。   A display panel 2002 using a liquid crystal element is incorporated in a housing 2001, and a receiver 2005 receives a general television broadcast and connects to a wired or wireless communication network via a modem 2004 in one direction ( Information communication can also be performed in a bidirectional manner (between the sender and the receiver, or between the sender and the receiver). The operation of the liquid crystal television device can be performed by a switch incorporated in the housing or a separate remote control device 2006, and this remote control device is also provided with a display portion 2007 for displaying information to be output. Also good.

また、液晶テレビジョン装置にも、主画面2003の他にサブ画面2008を第2の表示用パネルで形成し、チャネルや音量などを表示する構成が付加されていても良い。主画面2003及びサブ画面2008を主画面2003とサブ画面を低消費電力で表示可能な液晶表示用パネルで形成しても良い。本発明を用いると、このような大型基板を用いて、多くのTFTや電子部品を用いても、信頼性の高い液晶表示装置とすることができる。   In addition to the main screen 2003, the liquid crystal television device may be provided with a configuration in which a sub screen 2008 is formed with a second display panel to display channels, volume, and the like. The main screen 2003 and the sub screen 2008 may be formed using a liquid crystal display panel capable of displaying the main screen 2003 and the sub screen with low power consumption. When the present invention is used, a highly reliable liquid crystal display device can be obtained even when such a large substrate is used and a large number of TFTs and electronic components are used.

図36(B)は例えば20〜80インチの大型の表示部を有するテレビジョン装置であり、筐体2010、表示部2011、操作部であるリモコン装置2012、スピーカー部2013等を含む。本発明は、表示部2011の作製に適用される。図36(B)のテレビジョン装置は、壁かけ型となっており、設置するスペースを広く必要としない。   FIG. 36B illustrates a television device having a large display portion of 20 to 80 inches, for example, which includes a housing 2010, a display portion 2011, a remote control device 2012 as an operation portion, a speaker portion 2013, and the like. The present invention is applied to manufacture of the display portion 2011. The television set in FIG. 36B is a wall-hanging type and does not require a large installation space.

勿論、本発明はテレビジョン装置に限定されず、パーソナルコンピュータのモニタをはじめ、鉄道の駅や空港などにおける情報表示盤や、街頭における広告表示盤など特に大面積の表示媒体として様々な用途に適用することができる。   Of course, the present invention is not limited to a television device, but can be applied to various uses such as a monitor for a personal computer, an information display board in a railway station or airport, an advertisement display board in a street, etc. can do.

(実施の形態17)
本発明を適用して、様々な液晶表示装置を作製することができる。即ち、それら液晶表示装置を表示部に組み込んだ様々な電子機器に本発明を適用できる。
(Embodiment 17)
Various liquid crystal display devices can be manufactured by applying the present invention. That is, the present invention can be applied to various electronic devices in which these liquid crystal display devices are incorporated in a display portion.

その様な電子機器としては、ビデオカメラ、デジタルカメラ、プロジェクター、ヘッドマウントディスプレイ(ゴーグル型ディスプレイ)、カーナビゲーション、カーステレオ、パーソナルコンピュータ、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(DVD)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。それらの例を図27に示す。   Such electronic devices include video cameras, digital cameras, projectors, head mounted displays (goggles type displays), car navigation systems, car stereos, personal computers, game machines, personal digital assistants (mobile computers, mobile phones, electronic books, etc.) ), An image reproducing apparatus provided with a recording medium (specifically, an apparatus provided with a display capable of reproducing a recording medium such as a digital versatile disc (DVD) and displaying the image). Examples thereof are shown in FIG.

図27(A)は、ノート型パーソナルコンピュータであり、本体2101、筐体2102、表示部2103、キーボード2104、外部接続ポート2105、ポインティングマウス2106等を含む。本発明は、表示部2103の作製に適用される。本発明を用いると、小型化し、配線等が精密化しても、信頼性の高い高画質な画像を表示することができる。   FIG. 27A illustrates a laptop personal computer which includes a main body 2101, a housing 2102, a display portion 2103, a keyboard 2104, an external connection port 2105, a pointing mouse 2106, and the like. The present invention is applied to manufacturing the display portion 2103. When the present invention is used, a highly reliable high-quality image can be displayed even if the size is reduced and wiring and the like are refined.

図27(B)は記録媒体を備えた画像再生装置(具体的にはDVD再生装置)であり、本体2201、筐体2202、表示部A2203、表示部B2204、記録媒体(DVD等)読み込み部2205、操作キー2206、スピーカー部2207等を含む。表示部A2203は主として画像情報を表示し、表示部B2204は主として文字情報を表示するが、本発明は、これら表示部A、B2203、2204の作製に適用される。本発明を用いると、小型化し、配線等が精密化しても、信頼性の高い高画質な画像を表示することができる。   FIG. 27B shows an image reproduction device (specifically, a DVD reproduction device) provided with a recording medium, which includes a main body 2201, a housing 2202, a display portion A 2203, a display portion B 2204, and a recording medium (DVD etc.) reading portion 2205. , An operation key 2206, a speaker portion 2207, and the like. The display portion A 2203 mainly displays image information, and the display portion B 2204 mainly displays character information. The present invention is applied to the production of the display portions A, B 2203, and 2204. When the present invention is used, a highly reliable high-quality image can be displayed even if the size is reduced and wiring and the like are refined.

図27(C)は携帯電話であり、本体2301、音声出力部2302、音声入力部2303、表示部2304、操作スイッチ2305、アンテナ2306等を含む。本発明により作製される液晶表示装置を表示部2304に適用することで、小型化し、配線等が精密化する携帯電話であっても、信頼性の高い高画質な画像を表示できる。   FIG. 27C illustrates a mobile phone, which includes a main body 2301, an audio output portion 2302, an audio input portion 2303, a display portion 2304, operation switches 2305, an antenna 2306, and the like. By applying the liquid crystal display device manufactured according to the present invention to the display portion 2304, a highly reliable and high-quality image can be displayed even for a mobile phone that is downsized and wiring and the like are precise.

図27(D)はビデオカメラであり、本体2401、表示部2402、筐体2403、外部接続ポート2404、リモコン受信部2405、受像部2406、バッテリー2407、音声入力部2408、操作キー2409等を含む。本発明は、表示部2402に適用することができる。本発明により作製される液晶表示装置を表示部2304に適用することで、小型化し、配線等が精密化するビデオカメラであっても、信頼性の高い高画質な画像を表示できる。本実施の形態は、上記の実施の形態と自由に組み合わせることができる。   FIG. 27D shows a video camera, which includes a main body 2401, a display portion 2402, a housing 2403, an external connection port 2404, a remote control receiving portion 2405, an image receiving portion 2406, a battery 2407, an audio input portion 2408, operation keys 2409, and the like. . The present invention can be applied to the display portion 2402. By applying the liquid crystal display device manufactured according to the present invention to the display portion 2304, a highly reliable and high-quality image can be displayed even with a video camera that is downsized and wiring and the like are made precise. This embodiment mode can be freely combined with the above embodiment modes.

(実施の形態18)
本発明により無線チップ(無線プロセッサ、無線メモリ、無線タグともよぶ)として機能する半導体装置を形成することができる。無線チップの用途は広範にわたるが、例えば、紙幣、硬貨、有価証券類、無記名債券類、証書類(運転免許証や住民票等、図45(A)参照)、包装用容器類(包装紙やボトル等、図45(C)参照)、記録媒体(DVDソフトやビデオテープ等、図45(B)参照)、乗物類(自転車等、図45(D)参照)、身の回り品(鞄や眼鏡等)、食品類、植物類、動物類、人体、衣類、生活用品類、電子機器等の商品や荷物の荷札(図45(E)、図45(F)参照)等の物品に設けて使用することができる。電子機器とは、液晶表示装置、EL表示装置、テレビジョン装置(単にテレビ、テレビ受像機、テレビジョン受像機とも呼ぶ)及び携帯電話等を指す。
(Embodiment 18)
According to the present invention, a semiconductor device that functions as a wireless chip (also referred to as a wireless processor, a wireless memory, or a wireless tag) can be formed. Applications of wireless chips are wide-ranging. For example, banknotes, coins, securities, bearer bonds, certificates (driver's license, resident card, etc., see FIG. 45A), packaging containers (wrapping paper and 45 (C)), recording medium (DVD software, video tape, etc., see FIG. 45 (B)), vehicles (bicycles, etc., see FIG. 45 (D)), personal items (bags, glasses, etc.) ), Foods, plants, animals, human bodies, clothing, daily necessities, electronic equipment, etc. and goods such as luggage tags (see FIGS. 45E and 45F). be able to. Electronic devices refer to liquid crystal display devices, EL display devices, television devices (also simply referred to as televisions, television receivers, television receivers), mobile phones, and the like.

無線チップは、物品の表面に貼ったり、物品に埋め込んだりして、物品に固定される。例えば、本なら紙に埋め込んだり、有機樹脂からなるパッケージなら当該有機樹脂に埋め込んだりするとよい。紙幣、硬貨、有価証券類、無記名債券類、証書類等に無線チップを設けることにより、偽造を防止することができる。また、包装用容器類、記録媒体、身の回り品、食品類、衣類、生活用品類、電子機器等に無線チップを設けることにより、検品システムやレンタル店のシステムなどの効率化を図ることができる。本発明より形成することが可能な無線チップは、基板上に形成した薄膜集積回路を、公知の剥離工程により剥離した後、カバー材に設けるため、小型、薄型、軽量であり、物品に実装しても、デザイン性を損なうことがない。更には、可とう性を有するため、瓶やパイプなど曲面を有するものにも用いることが可能である。   The wireless chip is fixed to the article by being attached to the surface of the article or embedded in the article. For example, a book may be embedded in paper, and a package made of an organic resin may be embedded in the organic resin. Forgery can be prevented by providing wireless chips on banknotes, coins, securities, bearer bonds, certificates, etc. In addition, by providing wireless chips in packaging containers, recording media, personal items, foods, clothing, daily necessities, electronic devices, etc., it is possible to improve the efficiency of inspection systems and rental store systems. The wireless chip that can be formed according to the present invention is small, thin, and lightweight because it is provided on a cover material after a thin film integrated circuit formed over a substrate is peeled off by a known peeling process, and is mounted on an article. However, the design is not impaired. Furthermore, since it has flexibility, it can be used for a bottle or pipe having a curved surface.

また、本発明より形成することが可能な無線チップを、物の管理や流通のシステムに応用することで、システムの高機能化を図ることができる。例えば、荷札に設けられる無線チップに記録された情報を、ベルトコンベアの脇に設けられたリーダライタで読み取ることで、流通過程及び配達先等の情報が読み出され、商品の検品や荷物の分配を簡単に行うことができる。   Further, by applying a wireless chip that can be formed according to the present invention to an object management or distribution system, it is possible to increase the functionality of the system. For example, by reading the information recorded on the wireless chip provided on the tag with a reader / writer provided on the side of the belt conveyor, information such as the distribution process and delivery destination is read, and inspection of goods and distribution of goods Can be done easily.

本発明より形成することが可能な無線チップの構造について図46を用いて説明する。無線チップは、薄膜集積回路9303及びそれに接続されるアンテナ9304とで形成される。また、薄膜集積回路及びアンテナは、カバー材9301、9302により挟持される。薄膜集積回路9303は、接着剤を用いてカバー材に接着してもよい。図46においては、薄膜集積回路9303の一方が、接着剤9320を介してカバー材9301に接着されている。     A structure of a wireless chip that can be formed according to the present invention will be described with reference to FIGS. The wireless chip is formed with a thin film integrated circuit 9303 and an antenna 9304 connected thereto. Further, the thin film integrated circuit and the antenna are sandwiched between cover materials 9301 and 9302. The thin film integrated circuit 9303 may be bonded to the cover material with an adhesive. In FIG. 46, one of the thin film integrated circuits 9303 is bonded to a cover material 9301 with an adhesive 9320 interposed therebetween.

薄膜集積回路9303は、実施形態1〜14のいずれかで示されるTFTを用いて形成した後、公知の剥離工程により剥離してカバー材に設ける。また、薄膜集積回路9303に用いられる半導体素子はこれに限定されない。例えば、TFTの他に、記憶素子、ダイオード、光電変換素子、抵抗素子、コイル、容量素子、インダクタなどを用いることができる。   The thin film integrated circuit 9303 is formed using the TFT shown in any of Embodiment Modes 1 to 14, and then peeled off by a known peeling step and provided on the cover material. The semiconductor element used for the thin film integrated circuit 9303 is not limited to this. For example, a memory element, a diode, a photoelectric conversion element, a resistance element, a coil, a capacitor element, an inductor, or the like can be used in addition to the TFT.

図46で示すように、薄膜集積回路9303のTFT上には層間絶縁膜9311が形成され、層間絶縁膜9311を介してTFTに接続するアンテナ9304が形成される。また、層間絶縁膜9311及びアンテナ9304上には、窒化珪素膜等からなるバリア膜9312が形成されている。   As shown in FIG. 46, an interlayer insulating film 9311 is formed over the TFT of the thin film integrated circuit 9303, and an antenna 9304 connected to the TFT through the interlayer insulating film 9311 is formed. A barrier film 9312 made of a silicon nitride film or the like is formed over the interlayer insulating film 9311 and the antenna 9304.

アンテナ9304は、金、銀、銅等の導電体を有する液滴を液滴吐出法により吐出し、乾燥焼成して形成する。液滴吐出法によりアンテナを形成することで、工程数の削減が可能であり、それに伴うコスト削減が可能である。   The antenna 9304 is formed by discharging a droplet including a conductor such as gold, silver, or copper by a droplet discharge method, followed by drying and baking. By forming the antenna by a droplet discharge method, the number of steps can be reduced, and the cost can be reduced accordingly.

カバー材9301、9302は、ラミネートフィルム(ポリプロピレン、ポリエステル、ビニル、ポリフッ化ビニル、塩化ビニルなどからなる)、繊維質な材料からなる紙、基材フィルム(ポリエステル、ポリアミド、無機蒸着フィルム、紙類等)と、接着性合成樹脂フィルム(アクリル系合成樹脂、エポキシ系合成樹脂等)との積層フィルムなどを用いることが好ましい。ラミネートフィルムは、熱圧着により、被処理体とラミネート処理が行われるものであり、ラミネート処理を行う際には、ラミネートフィルムの最表面に設けられた接着層か、又は最外層に設けられた層(接着層ではない)を加熱処理によって溶かし、加圧により接着する。   Cover materials 9301 and 9302 are laminated films (made of polypropylene, polyester, vinyl, polyvinyl fluoride, vinyl chloride, etc.), papers made of fibrous materials, base films (polyester, polyamide, inorganic vapor deposition films, papers, etc.) ) And an adhesive synthetic resin film (acrylic synthetic resin, epoxy synthetic resin, etc.). The laminate film is laminated with the object to be processed by thermocompression bonding. When performing the laminate process, the laminate film is an adhesive layer provided on the outermost surface of the laminate film or a layer provided on the outermost layer. (Not the adhesive layer) is melted by heat treatment and bonded by pressure.

また、カバー材に紙、繊維、カーボングラファイト等の焼却無公害素材を用いることにより、使用済み無線チップの焼却、又は裁断することが可能である。また、これらの材料を用いた無線チップは、焼却しても有毒ガスを発生しないため、無公害である。   In addition, by using an incineration-free pollution material such as paper, fiber, and carbon graphite for the cover material, the used wireless chip can be incinerated or cut. Further, wireless chips using these materials are non-polluting because they do not generate toxic gas even when incinerated.

なお、図46では、接着剤9320を介してカバー材9301に無線チップを設けているが、該カバー材9301の代わりに、物品に無線チップを貼付けて、使用しても良い。 In FIG. 46, the wireless chip is provided on the cover material 9301 through the adhesive 9320. However, instead of the cover material 9301, the wireless chip may be attached to an article for use.

本発明の液晶表示装置を説明する図。4A and 4B illustrate a liquid crystal display device of the present invention. 本発明の液晶表示装置の作製方法を説明する図。8A and 8B illustrate a method for manufacturing a liquid crystal display device of the present invention. 本発明の液晶表示装置の作製方法を説明する図。8A and 8B illustrate a method for manufacturing a liquid crystal display device of the present invention. 本発明の液晶表示装置の作製方法を説明する図。8A and 8B illustrate a method for manufacturing a liquid crystal display device of the present invention. 本発明の液晶表示装置の作製方法を説明する図。8A and 8B illustrate a method for manufacturing a liquid crystal display device of the present invention. 本発明の液晶表示装置の作製方法を説明する図。8A and 8B illustrate a method for manufacturing a liquid crystal display device of the present invention. 本発明の液晶表示装置の作製方法を説明する図。8A and 8B illustrate a method for manufacturing a liquid crystal display device of the present invention. 本発明の液晶表示装置の作製方法を説明する図。8A and 8B illustrate a method for manufacturing a liquid crystal display device of the present invention. 本発明の液晶表示装置の作製方法を説明する図。8A and 8B illustrate a method for manufacturing a liquid crystal display device of the present invention. 本発明の液晶表示装置の作製方法を説明する図。8A and 8B illustrate a method for manufacturing a liquid crystal display device of the present invention. 本発明の液晶表示装置の作製方法を説明する図。8A and 8B illustrate a method for manufacturing a liquid crystal display device of the present invention. 本発明の液晶表示装置の作製方法を説明する図。8A and 8B illustrate a method for manufacturing a liquid crystal display device of the present invention. 本発明の液晶表示装置の作製方法を説明する図。8A and 8B illustrate a method for manufacturing a liquid crystal display device of the present invention. 本発明の液晶表示装置の作製方法を説明する図。8A and 8B illustrate a method for manufacturing a liquid crystal display device of the present invention. 本発明の液晶表示装置の作製方法を説明する図。8A and 8B illustrate a method for manufacturing a liquid crystal display device of the present invention. 本発明の液晶表示装置の作製方法を説明する図。8A and 8B illustrate a method for manufacturing a liquid crystal display device of the present invention. 本発明の液晶表示装置の作製方法を説明する図。8A and 8B illustrate a method for manufacturing a liquid crystal display device of the present invention. 本発明の液晶表示装置の作製方法を説明する図。8A and 8B illustrate a method for manufacturing a liquid crystal display device of the present invention. 本発明の液晶表示装置の作製方法を説明する図。8A and 8B illustrate a method for manufacturing a liquid crystal display device of the present invention. 本発明の液晶表示装置の作製方法を説明する図。8A and 8B illustrate a method for manufacturing a liquid crystal display device of the present invention. 本発明の液晶表示装置の作製方法を説明する図。8A and 8B illustrate a method for manufacturing a liquid crystal display device of the present invention. 本発明に適用することのできる液晶滴下方法を説明する図。4A and 4B illustrate a liquid crystal dropping method that can be applied to the present invention. 本発明の液晶表示モジュールの構成を説明する図。4A and 4B illustrate a structure of a liquid crystal display module of the present invention. 本発明の液晶表示装置の説明する図。FIG. 6 illustrates a liquid crystal display device of the present invention. 本発明の液晶表示装置の説明する図。FIG. 6 illustrates a liquid crystal display device of the present invention. 本発明の液晶表示装置の説明する図。FIG. 6 illustrates a liquid crystal display device of the present invention. 本発明が適用される電子機器を示す図。FIG. 11 illustrates an electronic device to which the present invention is applied. 本発明の液晶表示パネルを説明する上面図。FIG. 6 is a top view illustrating a liquid crystal display panel of the present invention. 本発明の液晶表示パネルを説明する上面図。FIG. 6 is a top view illustrating a liquid crystal display panel of the present invention. 本発明の液晶表示装置の説明する図。FIG. 6 illustrates a liquid crystal display device of the present invention. 本発明の液晶表示装置の説明する図。FIG. 6 illustrates a liquid crystal display device of the present invention. 本発明の液晶表示装置の説明する図。FIG. 6 illustrates a liquid crystal display device of the present invention. 本発明の液晶表示装置の説明する図。FIG. 6 illustrates a liquid crystal display device of the present invention. 本発明の液晶表示装置の説明する図。FIG. 6 illustrates a liquid crystal display device of the present invention. 本発明の液晶表示装置の説明する図。FIG. 6 illustrates a liquid crystal display device of the present invention. 本発明が適用される電子機器を示す図。FIG. 11 illustrates an electronic device to which the present invention is applied. 本発明の液晶表示装置の説明する図。FIG. 6 illustrates a liquid crystal display device of the present invention. 本発明の液晶表示装置の説明する図。FIG. 6 illustrates a liquid crystal display device of the present invention. 本発明の液晶表示装置の説明する図。FIG. 6 illustrates a liquid crystal display device of the present invention. 本発明の液晶表示装置の説明する図。FIG. 6 illustrates a liquid crystal display device of the present invention. 本発明が適用される保護回路を示す図。The figure which shows the protection circuit to which this invention is applied. 本発明の液晶表示パネルを説明する図。FIG. 6 illustrates a liquid crystal display panel of the present invention. 本発明の液晶表示装置の説明する図。FIG. 6 illustrates a liquid crystal display device of the present invention. 本発明の液晶表示モジュールの構成を説明する図。4A and 4B illustrate a structure of a liquid crystal display module of the present invention. 本発明が適用される半導体装置を示す図。1 is a diagram showing a semiconductor device to which the present invention is applied. 本発明が適用される半導体装置を示す図。1 is a diagram showing a semiconductor device to which the present invention is applied.

Claims (18)

絶縁表面上に設けられたゲート電極層及び画素電極層を有し、
前記ゲート電極層上に第1のゲート絶縁層を有し、
前記第1のゲート絶縁層上に第2のゲート絶縁層を有し、
前記第2のゲート絶縁層上に第3のゲート絶縁層を有し、
前記第3のゲート絶縁層上に結晶性半導体層を有し、
前記結晶性半導体層に接して一導電型を有する半導体層を有し、
前記一導電性を有する半導体層に接してソース電極層及びドレイン電極層を有し、
前記ソース電極層、前記ドレイン電極層及び前記画素電極層上に絶縁層を有し、
前記絶縁層は前記ソース電極層または前記ドレイン電極層に達する第1の開口部を有し、
前記ゲート絶縁層及び前記絶縁層は画素電極層に達する第2の開口部を有し、
前記第1の開口部及び前記第2の開口部に、前記ソース電極層または前記ドレイン電極層と前記画素電極層とが電気的に接続する配線層を有し、
前記第3のゲート絶縁層の膜厚は、0.1nm以上10nm以下であることを特徴とする液晶表示装置。
A gate electrode layer and a pixel electrode layer provided on the insulating surface;
A first gate insulating layer on the gate electrode layer;
A second gate insulating layer on the first gate insulating layer;
A third gate insulating layer on the second gate insulating layer;
A crystalline semiconductor layer on the third gate insulating layer;
A semiconductor layer having one conductivity type in contact with the crystalline semiconductor layer;
A source electrode layer and a drain electrode layer in contact with the semiconductor layer having one conductivity;
An insulating layer on the source electrode layer, the drain electrode layer, and the pixel electrode layer;
The insulating layer has a first opening reaching the source electrode layer or the drain electrode layer;
The gate insulating layer and the insulating layer have a second opening reaching the pixel electrode layer;
A wiring layer electrically connecting the source electrode layer or the drain electrode layer and the pixel electrode layer to the first opening and the second opening;
The liquid crystal display device, wherein a thickness of the third gate insulating layer is 0.1 nm or more and 10 nm or less.
請求項1において、前記一導電性を有する半導体層は金属元素を含むことを特徴とする液晶表示装置。     The liquid crystal display device according to claim 1, wherein the semiconductor layer having one conductivity includes a metal element. 絶縁表面上に設けられたゲート電極層及び画素電極層を有し、
前記ゲート電極層上に第1のゲート絶縁層を有し、
前記第1のゲート絶縁層上に第2のゲート絶縁層を有し、
前記第2のゲート絶縁層上に第3のゲート絶縁層を有し、
前記第3のゲート絶縁層上にソース領域及びドレイン領域が設けられた結晶性半導体層を有し、
前記ソース領域及び前記ドレイン領域に接してソース電極層及びドレイン電極層を有し、
前記ソース電極層、前記ドレイン電極層及び前記画素電極層上に絶縁層を有し、
前記絶縁層は前記ソース電極層または前記ドレイン電極層に達する第1の開口部を有し、
前記ゲート絶縁層及び前記絶縁層は画素電極層に達する第2の開口部を有し、
前記第1の開口部及び前記第2の開口部に、前記ソース電極層または前記ドレイン電極層と前記画素電極層とが電気的に接続する配線層を有し、
前記第3のゲート絶縁層の膜厚は、0.1nm以上10nm以下であることを特徴とする液晶表示装置。
A gate electrode layer and a pixel electrode layer provided on the insulating surface;
A first gate insulating layer on the gate electrode layer;
A second gate insulating layer on the first gate insulating layer;
A third gate insulating layer on the second gate insulating layer;
A crystalline semiconductor layer having a source region and a drain region provided on the third gate insulating layer;
A source electrode layer and a drain electrode layer in contact with the source region and the drain region;
An insulating layer on the source electrode layer, the drain electrode layer, and the pixel electrode layer;
The insulating layer has a first opening reaching the source electrode layer or the drain electrode layer;
The gate insulating layer and the insulating layer have a second opening reaching the pixel electrode layer;
A wiring layer electrically connecting the source electrode layer or the drain electrode layer and the pixel electrode layer to the first opening and the second opening;
The liquid crystal display device, wherein a thickness of the third gate insulating layer is 0.1 nm or more and 10 nm or less.
請求項3において、前記ソース領域及び前記ドレイン領域は金属元素を含むことを特徴とする液晶表示装置。     4. The liquid crystal display device according to claim 3, wherein the source region and the drain region contain a metal element. 請求項1乃至4のいずれか一項において、前記結晶性半導体層のチャネル領域を選択的に覆うチャネル保護層を有することを特徴とする液晶表示装置。     5. The liquid crystal display device according to claim 1, further comprising a channel protective layer that selectively covers a channel region of the crystalline semiconductor layer. 請求項1乃至5のいずれか一項において、前記第1ゲート絶縁層は窒化酸化珪素膜であり、前記第2のゲート絶縁層は酸化窒化珪素膜であり、前記第3のゲート絶縁層は窒化珪素膜であることを特徴とする液晶表示装置。     6. The first gate insulating layer according to claim 1, wherein the first gate insulating layer is a silicon nitride oxide film, the second gate insulating layer is a silicon oxynitride film, and the third gate insulating layer is nitrided. A liquid crystal display device comprising a silicon film. 請求項1乃至6のいずれか一項において、前記ゲート絶縁層及び前記絶縁層は前記ゲート電極層に達する第3の開口部を有し、
前記第3の開口部に前記ゲート電極層に接するゲート配線層を有することを特徴とする液晶表示装置。
The gate insulating layer and the insulating layer according to any one of claims 1 to 6, wherein the gate insulating layer and the insulating layer have a third opening that reaches the gate electrode layer.
A liquid crystal display device comprising a gate wiring layer in contact with the gate electrode layer in the third opening.
請求項1乃至7のいずれか一項において、前記ゲート電極層及び前記画素電極層はタングステン、モリブデン、ジルコニア、ハフニウム、ビスマス、ニオブ、タンタル、クロム、コバルト、ニッケル、及び白金から選ばれる一つ又は複数からなることを特徴とする液晶表示装置。     8. The gate electrode layer and the pixel electrode layer according to claim 1, wherein the gate electrode layer and the pixel electrode layer are one selected from tungsten, molybdenum, zirconia, hafnium, bismuth, niobium, tantalum, chromium, cobalt, nickel, and platinum. A liquid crystal display device comprising a plurality of liquid crystal display devices. 請求項1乃至7のいずれか一項において、前記ゲート電極層及び前記画素電極層はインジウム錫酸化物、酸化珪素を含むインジウム錫酸化物、酸化亜鉛、酸化スズ、酸化インジウム酸化亜鉛合金からなることを特徴とする液晶表示装置。     8. The gate electrode layer and the pixel electrode layer according to claim 1, wherein the gate electrode layer and the pixel electrode layer are made of indium tin oxide, indium tin oxide containing silicon oxide, zinc oxide, tin oxide, or an indium zinc oxide alloy. A liquid crystal display device. 画素領域及び駆動回路領域を同一基板上に有し、
前記駆動回路領域において前記基板上に第1のゲート電極層及び第2のゲート電極層を有し、
前記第1のゲート電極層及び前記第2のゲート電極層上に第1のゲート絶縁層を有し、
前記第1のゲート絶縁層上に第2のゲート絶縁層を有し、
前記第2のゲート絶縁層上に第3のゲート絶縁層を有し、
前記第3のゲート絶縁層上に第1の結晶性半導体層及び第2の結晶性半導体層を有し、
前記第1の結晶性半導体層に接してn型を有する半導体層を有し、
前記第1の結晶性半導体層に接してp型を有する半導体層を有し、
前記n型を有する半導体層に接する第1のソース電極層及び第1のドレイン電極層を有し、
前記p型を有する半導体層に接する第2のソース電極層及び第2のドレイン電極層を有し、
前記画素領域において前記基板上に画素電極層を有し、
前記第3のゲート絶縁層の膜厚は0.1nm以上10nm以下であり、
前記画素電極層の一部がゲート絶縁層で覆われていることを特徴とする液晶表示装置。
Having a pixel region and a drive circuit region on the same substrate;
A first gate electrode layer and a second gate electrode layer on the substrate in the drive circuit region;
A first gate insulating layer on the first gate electrode layer and the second gate electrode layer;
A second gate insulating layer on the first gate insulating layer;
A third gate insulating layer on the second gate insulating layer;
A first crystalline semiconductor layer and a second crystalline semiconductor layer on the third gate insulating layer;
An n-type semiconductor layer in contact with the first crystalline semiconductor layer;
A semiconductor layer having a p-type in contact with the first crystalline semiconductor layer;
A first source electrode layer and a first drain electrode layer in contact with the n-type semiconductor layer;
A second source electrode layer and a second drain electrode layer in contact with the p-type semiconductor layer;
A pixel electrode layer on the substrate in the pixel region;
The film thickness of the third gate insulating layer is not less than 0.1 nm and not more than 10 nm,
A liquid crystal display device, wherein a part of the pixel electrode layer is covered with a gate insulating layer.
請求項1乃至10のいずれか一項における液晶表示装置によって表示画面を構成された液晶テレビジョン装置。     A liquid crystal television device having a display screen configured by the liquid crystal display device according to claim 1. 絶縁表面上にゲート電極層及び画素電極層を形成し、
前記ゲート電極層及び前記画素電極層上にゲート絶縁層を形成し、
前記ゲート絶縁層上に金属元素を含む金属膜を形成し、
前記金属膜上に半導体層を形成し、
前記半導体層に接して一導電型を有する半導体層を形成し、
前記半導体層及び前記一導電型を有する半導体層を加熱し、
前記一導電型を有する半導体層に接してソース電極層及びドレイン電極層を形成し、
前記一導電型を有する半導体層をパターニングし、ソース領域及びドレイン領域を形成し、
前記ソース電極層、前記ドレイン電極層及び前記ゲート絶縁層上に絶縁層を形成し、
前記絶縁層に前記ソース電極層または前記ドレイン電極層に達する第1の開口部、及び前記絶縁層と前記ゲート絶縁層に前記画素電極層に達する第2の開口部を形成し、
前記第1の開口部及び前記第2の開口部に、前記ソース電極層または前記ドレイン電極層及び前記画素電極層を電気的に接続する配線層を形成することを特徴とする液晶表示装置の作製方法。
Forming a gate electrode layer and a pixel electrode layer on the insulating surface;
Forming a gate insulating layer on the gate electrode layer and the pixel electrode layer;
Forming a metal film containing a metal element on the gate insulating layer;
Forming a semiconductor layer on the metal film;
Forming a semiconductor layer having one conductivity type in contact with the semiconductor layer;
Heating the semiconductor layer and the semiconductor layer having one conductivity type;
Forming a source electrode layer and a drain electrode layer in contact with the semiconductor layer having one conductivity type;
Patterning the semiconductor layer having the one conductivity type to form a source region and a drain region;
Forming an insulating layer on the source electrode layer, the drain electrode layer, and the gate insulating layer;
Forming a first opening reaching the source electrode layer or the drain electrode layer in the insulating layer, and a second opening reaching the pixel electrode layer in the insulating layer and the gate insulating layer;
A wiring layer for electrically connecting the source electrode layer or the drain electrode layer and the pixel electrode layer is formed in the first opening and the second opening. Method.
絶縁表面上にゲート電極層及び画素電極層を形成し、
前記ゲート電極層及び前記画素電極層上にゲート絶縁層を形成し、
前記ゲート絶縁層上に半導体層を形成し、
前記半導体層に金属元素を添加し、
前記半導体層に接して一導電型を有する半導体層を形成し、
前記半導体層及び前記一導電型を有する半導体層を加熱し、
前記一導電型を有する半導体層に接してソース電極層及びドレイン電極層を形成し、
前記一導電型を有する半導体層をパターニングし、ソース領域及びドレイン領域を形成し、
前記ソース電極層、前記ドレイン電極層及び前記ゲート絶縁層上に絶縁層を形成し、
前記絶縁層に前記ソース電極層または前記ドレイン電極層に達する第1の開口部、及び前記絶縁層と前記ゲート絶縁層に前記画素電極層に達する第2の開口部を形成し、
前記第1の開口部及び前記第2の開口部に、前記ソース電極層または前記ドレイン電極層及び前記画素電極層を電気的に接続する配線層を形成することを特徴とする液晶表示装置の作製方法。
Forming a gate electrode layer and a pixel electrode layer on the insulating surface;
Forming a gate insulating layer on the gate electrode layer and the pixel electrode layer;
Forming a semiconductor layer on the gate insulating layer;
Adding a metal element to the semiconductor layer;
Forming a semiconductor layer having one conductivity type in contact with the semiconductor layer;
Heating the semiconductor layer and the semiconductor layer having one conductivity type;
Forming a source electrode layer and a drain electrode layer in contact with the semiconductor layer having one conductivity type;
Patterning the semiconductor layer having the one conductivity type to form a source region and a drain region;
Forming an insulating layer on the source electrode layer, the drain electrode layer, and the gate insulating layer;
Forming a first opening reaching the source electrode layer or the drain electrode layer in the insulating layer, and a second opening reaching the pixel electrode layer in the insulating layer and the gate insulating layer;
A wiring layer for electrically connecting the source electrode layer or the drain electrode layer and the pixel electrode layer is formed in the first opening and the second opening. Method.
絶縁表面上にゲート電極層及び画素電極層を形成し、
前記ゲート電極層及び前記画素電極層上にゲート絶縁層を形成し、
前記ゲート絶縁層上に金属元素を含む金属膜を形成し、
前記金属膜上に半導体層を形成し、
前記半導体層上に選択的にチャネル保護層を形成し、
前記半導体層及び前記チャネル保護層に接して一導電型を有する半導体層を形成し、
前記半導体層、前記チャネル保護層、及び前記一導電型を有する半導体層を加熱し、
前記一導電型を有する半導体層に接してソース電極層及びドレイン電極層を形成し、
前記一導電型を有する半導体層をパターニングし、ソース領域及びドレイン領域を形成し、
前記ソース電極層、前記ドレイン電極層及び前記ゲート絶縁層上に絶縁層を形成し、
前記絶縁層に前記ソース電極層または前記ドレイン電極層に達する第1の開口部、及び前記絶縁層と前記ゲート絶縁層に前記画素電極層に達する第2の開口部を形成し、
前記第1の開口部及び前記第2の開口部に、前記ソース電極層または前記ドレイン電極層及び前記画素電極層を電気的に接続する配線層を形成することを特徴とする液晶表示装置の作製方法。
Forming a gate electrode layer and a pixel electrode layer on the insulating surface;
Forming a gate insulating layer on the gate electrode layer and the pixel electrode layer;
Forming a metal film containing a metal element on the gate insulating layer;
Forming a semiconductor layer on the metal film;
Forming a channel protective layer selectively on the semiconductor layer;
Forming a semiconductor layer having one conductivity type in contact with the semiconductor layer and the channel protective layer;
Heating the semiconductor layer, the channel protective layer, and the semiconductor layer having one conductivity type;
Forming a source electrode layer and a drain electrode layer in contact with the semiconductor layer having one conductivity type;
Patterning the semiconductor layer having the one conductivity type to form a source region and a drain region;
Forming an insulating layer on the source electrode layer, the drain electrode layer, and the gate insulating layer;
Forming a first opening reaching the source electrode layer or the drain electrode layer in the insulating layer, and a second opening reaching the pixel electrode layer in the insulating layer and the gate insulating layer;
A wiring layer for electrically connecting the source electrode layer or the drain electrode layer and the pixel electrode layer is formed in the first opening and the second opening. Method.
絶縁表面上にゲート電極層及び画素電極層を形成し、
前記ゲート電極層及び前記画素電極層上にゲート絶縁層を形成し、
前記ゲート絶縁層上に半導体層を形成し、
前記半導体層上に選択的にチャネル保護層を形成し、
前記半導体層及び前記チャネル保護層に金属元素を添加し、
前記半導体層及び前記チャネル保護層に接して一導電型を有する半導体層を形成し、
前記半導体層、前記チャネル保護層、及び前記一導電型を有する半導体層を加熱し、
前記一導電型を有する半導体層に接してソース電極層及びドレイン電極層を形成し、
前記一導電型を有する半導体層をパターニングし、ソース領域及びドレイン領域を形成し、
前記ソース電極層、前記ドレイン電極層及び前記ゲート絶縁層上に絶縁層を形成し、
前記絶縁層に前記ソース電極層または前記ドレイン電極層に達する第1の開口部、及び前記絶縁層と前記ゲート絶縁層に前記画素電極層に達する第2の開口部を形成し、
前記第1の開口部及び前記第2の開口部に、前記ソース電極層または前記ドレイン電極層及び前記画素電極層を電気的に接続する配線層を形成することを特徴とする液晶表示装置の作製方法。
Forming a gate electrode layer and a pixel electrode layer on the insulating surface;
Forming a gate insulating layer on the gate electrode layer and the pixel electrode layer;
Forming a semiconductor layer on the gate insulating layer;
Forming a channel protective layer selectively on the semiconductor layer;
Adding a metal element to the semiconductor layer and the channel protective layer;
Forming a semiconductor layer having one conductivity type in contact with the semiconductor layer and the channel protective layer;
Heating the semiconductor layer, the channel protective layer, and the semiconductor layer having one conductivity type;
Forming a source electrode layer and a drain electrode layer in contact with the semiconductor layer having one conductivity type;
Patterning the semiconductor layer having the one conductivity type to form a source region and a drain region;
Forming an insulating layer on the source electrode layer, the drain electrode layer, and the gate insulating layer;
Forming a first opening reaching the source electrode layer or the drain electrode layer in the insulating layer, and a second opening reaching the pixel electrode layer in the insulating layer and the gate insulating layer;
A wiring layer for electrically connecting the source electrode layer or the drain electrode layer and the pixel electrode layer is formed in the first opening and the second opening. Method.
請求項12乃至15のいずれか一項において、前記金属元素として鉄、ニッケル、コバルト、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、オスニウム、イリジウム、白金、チタン、銅及び金から選ばれた一つ又は複数を用いることを特徴とする液晶表示装置の作製方法。     16. The metal element according to claim 12, wherein one or more selected from iron, nickel, cobalt, ruthenium, rhodium, palladium, osnium, iridium, platinum, titanium, copper and gold are used as the metal element. A method for manufacturing a liquid crystal display device. 請求項12乃至請求項16のいずれか一項において、前記ゲート絶縁層として、前記ゲート電極層及び前記画素電極層上に第1のゲート絶縁層を形成し、
前記第1のゲート絶縁層上に第2のゲート絶縁層を形成し、
前記第2のゲート絶縁層上に膜厚0.1nm以上10nm以下の第3のゲート絶縁層を形成することを特徴とする液晶表示装置の作製方法。
The first gate insulating layer is formed on the gate electrode layer and the pixel electrode layer as the gate insulating layer according to any one of claims 12 to 16.
Forming a second gate insulating layer on the first gate insulating layer;
A method for manufacturing a liquid crystal display device, wherein a third gate insulating layer having a thickness of 0.1 nm to 10 nm is formed over the second gate insulating layer.
請求項17において、前記第1のゲート絶縁層として窒化酸化珪素膜を形成し、前記第2のゲート絶縁層として酸化窒化珪素膜を形成し、前記第3のゲート絶縁層として窒化珪素膜を形成することを特徴とする液晶表示装置の作製方法。

18. A silicon nitride oxide film is formed as the first gate insulating layer, a silicon oxynitride film is formed as the second gate insulating layer, and a silicon nitride film is formed as the third gate insulating layer according to claim 17. A method for manufacturing a liquid crystal display device.

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