JP2006179878A - Method of preparing semiconductor device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、結晶性半導体膜を有する逆スタガ薄膜トランジスタを有する半導体装置の作製方法に関するものである。 The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device having an inverted staggered thin film transistor having a crystalline semiconductor film.
近年、液晶ディスプレイ(LCD)やEL(Electro Luminescence)ディスプレイに代表されるフラットパネルディスプレイ(FPD)は、従来の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。また、近年液晶テレビに追随し、大画面ELテレビの開発も行われている。 In recent years, a flat panel display (FPD) represented by a liquid crystal display (LCD) and an EL (Electro Luminescence) display has been attracting attention as a display device replacing a conventional CRT. In particular, the development of large-screen liquid crystal televisions equipped with large liquid crystal panels driven by an active matrix has become an important issue for LCD panel manufacturers to focus on. In recent years, a large screen EL television has been developed following the liquid crystal television.
従来の液晶表示装置又はEL表示装置(以下、「発光表示装置」と示す。)において、各画素を駆動する半導体素子としては非晶質半導体膜(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」と示す。)が用いられている。 In a conventional liquid crystal display device or EL display device (hereinafter referred to as “light emitting display device”), a thin film transistor (hereinafter referred to as “TFT”) using an amorphous semiconductor film (amorphous silicon) as a semiconductor element for driving each pixel. ")" Is used.
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(例えば、非特許文献1参照。)。 On the other hand, in the conventional liquid crystal television, 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, but as a new display mode to solve this in recent years, OCB (Optically A Compensated Bend) mode has been proposed (for example, see Non-Patent Document 1).
LCDの画質を向上させるためには、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。 In order to improve the image quality of the LCD, a switching element capable of high-speed operation is required. 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.
また、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の特性の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発光表示装置は、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TVであるほど顕著であり、画質の低下が深刻な問題である。 In addition, when a TFT using an amorphous semiconductor film is DC-driven, the threshold value tends to shift, and the characteristics of the TFT tend to vary accordingly. For this reason, luminance unevenness occurs in a light-emitting display device in which a TFT using an amorphous semiconductor film is used for pixel switching. Such a phenomenon becomes more conspicuous as the screen TV has a diagonal size of 30 inches or more (typically 40 inches or more), and the deterioration of image quality is a serious problem.
また、従来のTFTでは、ゲート電極にアルミニウムを用いることが積極的に試みられてきた。アルミニウムは、抵抗値が低く、酸化珪素膜に対する密着性がよいといった特徴がある。また、非常にコストが安いということも長所の一つに挙げられる。 In the conventional TFT, it has been actively attempted to use aluminum for the gate electrode. Aluminum is characterized by a low resistance value and good adhesion to the silicon oxide film. Another advantage is that the cost is very low.
しかしながら、アルミニウムは耐熱性に問題がある。例えば、TFTプロセスにおいて、250℃以上の加熱処理を行うことにより、ヒロックやボイドとよばれる突起や虫食い状の孔が開く現象が起こる可能性がある。このヒロック(ボイド)の発生は、配線間のショートや断線、信頼性の低下の原因になる。 However, aluminum has a problem in heat resistance. For example, in the TFT process, when heat treatment is performed at 250 ° C. or higher, a phenomenon called a hillock or a void or a worm-like hole may be generated. The occurrence of hillocks (voids) causes a short circuit between wires, disconnection, and a decrease in reliability.
本発明は、このような状況に鑑みなされたものであり、ゲート電極や配線を低抵抗な金属膜を用いて形成することにより、大面積なデバイスにも対応できる半導体装置の作製方法を提供する。また、TFTの特性のバラツキが生じにくく、高速動作が可能なTFTを有する半導体装置の作製方法を提供する。また、少ないフォトマスク数でTFTを有する半導体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、コントラストに優れた表示が可能な半導体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 semiconductor device that can cope with a large area device by forming a gate electrode and a wiring using a low-resistance metal film. . In addition, a method for manufacturing a semiconductor device including a TFT which is less likely to cause variation in characteristics of the TFT and can operate at high speed is provided. In addition, a method for manufacturing a semiconductor device having a TFT with a small number of photomasks is provided. In addition, a method for manufacturing a semiconductor device with high switching characteristics and capable of display with excellent contrast is provided.
本発明は、TFTのゲート電極として、Alを主成分とする導電膜(または金属膜)と、当該導電膜膜上に形成されたキャップ膜との積層構造にすること、触媒元素を用いて非晶質半導体膜を結晶化する技術、前記非晶質半導体膜を結晶化した後に触媒元素をゲッタリングする技術を用いて、逆スタガ型TFTを形成することを特徴とする。 In the present invention, as a gate electrode of a TFT, a laminated structure of a conductive film (or metal film) containing Al as a main component and a cap film formed on the conductive film is used, and a non-catalytic element is used. An inverted staggered TFT is formed using a technique for crystallizing a crystalline semiconductor film and a technique for gettering a catalytic element after crystallizing the amorphous semiconductor film.
Alを主成分とする導電膜としては、具体的にはアルミニウムに炭素(C)を含有するもの、またはアルミニウムに炭素を含有し、さらにCr、Ta、W、Mo、Ti、Si、Niのいずれか一または複数を含有するものを用いることができる。 As the conductive film containing Al as a main component, specifically, aluminum containing carbon (C), aluminum containing carbon, and any of Cr, Ta, W, Mo, Ti, Si, Ni Those containing one or more of them can be used.
なお、本明細書において、「キャップ膜」とは、Alを主成分とする導電膜のヒロックが発生することを抑制するために設ける導電膜(または金属膜)のことを指す。キャップ膜としては、具体的にはCr、Ta、W、Mo、Ti、Ni及びこれらの窒化物などを用いることができる。また、シリコンを用いることも可能である。 Note that in this specification, the “cap film” refers to a conductive film (or metal film) provided in order to suppress generation of hillocks in a conductive film containing Al as a main component. Specifically, Cr, Ta, W, Mo, Ti, Ni, and nitrides thereof can be used as the cap film. It is also possible to use silicon.
本明細書で開示する半導体装置の作製方法に関する発明の構成は、
基板上にアルミニウムを主成分とする第1の導電層を形成し、
前記第1の導電層上に当該第1の導電層と異なる材料からなる第2の導電層を形成し、
前記第1の導電層及び前記第2の導電層をパターニングしてゲート電極を形成し、
前記ゲート電極上にゲート絶縁膜を形成し、
前記ゲート絶縁膜上に第1の半導体膜を形成し、
前記第1の半導体膜に触媒元素を導入した後に加熱し、
前記第1の半導体膜上に第1の不純物元素を有する第2の半導体膜を形成した後に前記第1の半導体膜及び前記第2の半導体膜を加熱し、
前記第1の半導体膜及び前記第2の半導体膜をパターニングして島状の半導体領域を形成し、
前記島状の半導体領域上に第3の導電層を形成し、
前記第3の導電層をパターニングしてソース電極及びドレイン電極を形成し
前記島状の半導体領域において、前記ソース電極及び前記ドレイン電極をマスクとして前記第2の半導体膜をエッチングして、前記第1の半導体膜の一部を露出させるとともにソース領域及びドレイン領域を形成することを特徴とする。
The structure of the invention related to the method for manufacturing a semiconductor device disclosed in this specification is as follows.
Forming a first conductive layer mainly composed of aluminum on a substrate;
Forming a second conductive layer made of a material different from that of the first conductive layer on the first conductive layer;
Patterning the first conductive layer and the second conductive layer to form a gate electrode;
Forming a gate insulating film on the gate electrode;
Forming a first semiconductor film on the gate insulating film;
Heating after introducing a catalytic element into the first semiconductor film;
Forming a second semiconductor film having a first impurity element on the first semiconductor film, and then heating the first semiconductor film and the second semiconductor film;
Patterning the first semiconductor film and the second semiconductor film to form an island-shaped semiconductor region;
Forming a third conductive layer on the island-shaped semiconductor region;
A source electrode and a drain electrode are formed by patterning the third conductive layer, and the second semiconductor film is etched in the island-shaped semiconductor region using the source electrode and the drain electrode as a mask, A part of the semiconductor film is exposed and a source region and a drain region are formed.
また、本明細書で開示する半導体装置の作製方法に関する別の発明の構成は、
基板上にアルミニウムを主成分とする第1の導電層を形成し、
前記第1の導電層上に当該第1の導電層と異なる材料からなる第2の導電層を形成し、
前記第1の導電層及び前記第2の導電層をパターニングしてゲート電極を形成し、
前記ゲート電極上にゲート絶縁膜を形成し、
前記ゲート絶縁膜上に第1の半導体膜を形成し、
前記第1の半導体膜に触媒元素を導入した後に加熱し、
前記第1の半導体膜上に第1の不純物元素を有する第2の半導体膜を形成した後に前記第1の半導体膜及び前記第2の半導体膜を加熱し、
前記第1の半導体膜及び前記第2の半導体膜をパターニングして島状の半導体領域を形成し、
前記島状の半導体領域のうち、前記第2の半導体膜をエッチングしてソース領域及びドレイン領域を形成し、
前記ソース領域及び前記ドレイン領域上に接するソース電極及びドレイン電極を形成することを特徴とする。
Further, another structure of the invention relating to a method for manufacturing a semiconductor device disclosed in this specification is as follows:
Forming a first conductive layer mainly composed of aluminum on a substrate;
Forming a second conductive layer made of a material different from that of the first conductive layer on the first conductive layer;
Patterning the first conductive layer and the second conductive layer to form a gate electrode;
Forming a gate insulating film on the gate electrode;
Forming a first semiconductor film on the gate insulating film;
Heating after introducing a catalytic element into the first semiconductor film;
Forming a second semiconductor film having a first impurity element on the first semiconductor film, and then heating the first semiconductor film and the second semiconductor film;
Patterning the first semiconductor film and the second semiconductor film to form an island-shaped semiconductor region;
Of the island-shaped semiconductor regions, the second semiconductor film is etched to form a source region and a drain region,
A source electrode and a drain electrode in contact with the source region and the drain region are formed.
また、本明細書で開示する半導体装置の作製方法に関する別の発明の構成は、
基板上にアルミニウムを主成分とする第1の導電層を形成し、
前記第1の導電層上に当該第1の導電層と異なる材料からなる第2の導電層を形成し、
前記第1の導電層及び前記第2の導電層をパターニングしてゲート電極を形成し、
前記ゲート電極上にゲート絶縁膜を形成し、
前記ゲート絶縁膜上に第1の半導体膜を形成し、
前記第1の半導体膜に触媒元素を導入した後に加熱し、
前記第1の半導体膜上に希ガス元素を有する第2の半導体膜を形成した後に前記第1の半導体膜及び前記第2の半導体膜を加熱し、
前記第2の半導体膜を除去し、
前記第1の半導体膜上に導電性を有する第3の半導体膜を形成し、
前記第1の半導体膜及び前記第3の半導体膜をパターニングして島状の第1の半導体膜及び島状の第2の半導体膜を形成し、
前記島状の第2の半導体膜上に第3の導電層を形成し、
前記第3の導電層を一部エッチングしてソース電極及びドレイン電極を形成し
前記ソース電極及び前記ドレイン電極をマスクとして前記島状の第2の半導体膜をエッチングして、前記島状の第1の半導体膜の一部を露出させるとともにソース領域及びドレイン領域を形成することを特徴とする。
Further, another structure of the invention relating to a method for manufacturing a semiconductor device disclosed in this specification is as follows:
Forming a first conductive layer mainly composed of aluminum on a substrate;
Forming a second conductive layer made of a material different from that of the first conductive layer on the first conductive layer;
Patterning the first conductive layer and the second conductive layer to form a gate electrode;
Forming a gate insulating film on the gate electrode;
Forming a first semiconductor film on the gate insulating film;
Heating after introducing a catalytic element into the first semiconductor film;
Forming the second semiconductor film containing a rare gas element on the first semiconductor film, and then heating the first semiconductor film and the second semiconductor film,
Removing the second semiconductor film;
Forming a conductive third semiconductor film on the first semiconductor film;
Patterning the first semiconductor film and the third semiconductor film to form an island-shaped first semiconductor film and an island-shaped second semiconductor film;
Forming a third conductive layer on the island-shaped second semiconductor film;
The third conductive layer is partially etched to form a source electrode and a drain electrode, and the island-shaped second semiconductor film is etched using the source electrode and the drain electrode as a mask to form the island-shaped first A part of the semiconductor film is exposed and a source region and a drain region are formed.
また、本明細書で開示する半導体装置の作製方法に関する別の発明の構成は、
基板上にアルミニウムを主成分とする第1の導電層を形成し、
前記第1の導電層上に当該第1の導電層と異なる材料からなる第2の導電層を形成し、
前記第1の導電層及び前記第2の導電層をパターニングしてゲート電極を形成し、
前記ゲート電極上にゲート絶縁膜を形成し、
前記ゲート絶縁膜上に第1の半導体膜を形成し、
前記第1の半導体膜に触媒元素を導入した後に加熱し、
前記第1の半導体膜上に希ガス元素を有する第2の半導体膜を形成した後に前記第1の半導体膜及び前記第2の半導体膜を加熱し、
前記第2の半導体膜を除去し、
前記第1の半導体膜上に導電性を有する第3の半導体膜を形成し、
前記第1の半導体膜及び前記第3の半導体膜をパターニングして島状の半導体領域を形成し、
前記島状の半導体領域のうち、前記第3の半導体膜をエッチングしてソース領域及びドレイン領域を形成し、
前記ソース領域及び前記ドレイン領域上に接するソース電極及びドレイン電極を形成することを特徴とする。
Further, another structure of the invention relating to a method for manufacturing a semiconductor device disclosed in this specification is as follows:
Forming a first conductive layer mainly composed of aluminum on a substrate;
Forming a second conductive layer made of a material different from that of the first conductive layer on the first conductive layer;
Patterning the first conductive layer and the second conductive layer to form a gate electrode;
Forming a gate insulating film on the gate electrode;
Forming a first semiconductor film on the gate insulating film;
Heating after introducing a catalytic element into the first semiconductor film;
Forming the second semiconductor film containing a rare gas element on the first semiconductor film, and then heating the first semiconductor film and the second semiconductor film,
Removing the second semiconductor film;
Forming a conductive third semiconductor film on the first semiconductor film;
Patterning the first semiconductor film and the third semiconductor film to form an island-shaped semiconductor region;
Of the island-shaped semiconductor regions, the third semiconductor film is etched to form a source region and a drain region,
A source electrode and a drain electrode in contact with the source region and the drain region are formed.
また、本明細書で開示する半導体装置の作製方法に関する別の発明の構成は、
基板上にアルミニウムを主成分とする第1の導電層を形成し、
前記第1の導電層上に当該第1の導電層と異なる材料からなる第2の導電層を形成し、
前記第1の導電層及び前記第2の導電層をパターニングして第1のゲート電極及び第2のゲート電極を形成し、
前記第1のゲート電極及び前記第2のゲート電極上にゲート絶縁膜を形成し、
前記ゲート絶縁膜上に第1の半導体膜を形成し、
前記第1の半導体膜に触媒元素を導入した後に加熱し、
前記第1の半導体膜上に第1の不純物元素を有する第2の半導体膜を形成した後、前記第1の半導体膜及び前記第2の半導体膜を加熱し、
前記第1の半導体膜及び前記第2の半導体膜をパターニングして、第1の島状の半導体領域及び第2の島状の半導体領域を形成し、
前記第1の島状の半導体領域を第1のマスクで覆い、かつ前記第2の島状の半導体領域の一部を第2のマスクで覆った後、第2の不純物元素を選択的に添加し、
前記第1のマスク及び前記第2のマスクを除去し、
前記第1の島状の半導体領域及び前記第2の島状の半導体領域上に第3の導電層を形成し、
前記第3の導電層をパターニングして、前記第1の島状の半導体領域の前記第2の半導体膜に接するソース電極及びドレイン電極、並びに前記第2の島状の半導体領域の前記第2の半導体膜に接するソース電極及びドレイン電極を形成し、
前記第1の島状の半導体領域の第2の半導体膜の露出部をエッチングして第1のソース領域及びドレイン領域を形成するとともに、前記第2の島状の半導体領域の第2の半導体膜の露出部をエッチングして第2のソース領域及びドレイン領域を形成することを特徴とする。
Further, another structure of the invention relating to a method for manufacturing a semiconductor device disclosed in this specification is as follows:
Forming a first conductive layer mainly composed of aluminum on a substrate;
Forming a second conductive layer made of a material different from that of the first conductive layer on the first conductive layer;
Patterning the first conductive layer and the second conductive layer to form a first gate electrode and a second gate electrode;
Forming a gate insulating film on the first gate electrode and the second gate electrode;
Forming a first semiconductor film on the gate insulating film;
Heating after introducing a catalytic element into the first semiconductor film;
Forming a second semiconductor film having a first impurity element over the first semiconductor film, and then heating the first semiconductor film and the second semiconductor film;
Patterning the first semiconductor film and the second semiconductor film to form a first island-shaped semiconductor region and a second island-shaped semiconductor region;
The first island-shaped semiconductor region is covered with a first mask, and a part of the second island-shaped semiconductor region is covered with a second mask, and then a second impurity element is selectively added. And
Removing the first mask and the second mask;
Forming a third conductive layer on the first island-shaped semiconductor region and the second island-shaped semiconductor region;
The third conductive layer is patterned to form a source electrode and a drain electrode in contact with the second semiconductor film of the first island-shaped semiconductor region, and the second island-shaped semiconductor region of the second island-shaped semiconductor region. Forming a source electrode and a drain electrode in contact with the semiconductor film;
The exposed portion of the second semiconductor film in the first island-shaped semiconductor region is etched to form a first source region and a drain region, and the second semiconductor film in the second island-shaped semiconductor region The exposed portion is etched to form a second source region and a drain region.
また、本明細書で開示する半導体装置の作製方法に関する別の発明の構成は、
基板上にアルミニウムを主成分とする第1の導電層を形成し、
前記第1の導電層上に当該第1の導電層と異なる材料からなる第2の導電層を形成し、
前記第1の導電層及び前記第2の導電層をパターニングして第1のゲート電極及び第2のゲート電極を形成し、
前記第1のゲート電極及び前記第2のゲート電極上にゲート絶縁膜を形成し、
前記ゲート絶縁膜上に第1の半導体膜を形成し、
前記第1の半導体膜に触媒元素を導入した後に加熱し、
前記第1の半導体膜上に第1の不純物元素を有する第2の半導体膜を形成した後、前記第1の半導体膜及び前記第2の半導体膜を加熱し、
前記第1の半導体膜及び前記第2の半導体膜をパターニングして、第1の島状の半導体領域及び第2の島状の半導体領域を形成し、
前記第1の島状の半導体領域を第1のマスクで覆い、かつ前記第2の島状の半導体領域の一部を第2のマスクで覆った後、第2の不純物元素を選択的に添加し、
前記第1のマスク及び前記第2のマスクを除去し、
前記第1の島状の半導体領域のうち、前記第2の半導体膜をエッチングして第1のソース領域及び第1のドレイン領域を形成すると同時に、前記第2の島状の半導体領域のうち、前記第2の半導体膜をエッチングして第2のソース領域及び第2のドレイン領域を形成し、
前記第1のソース領域及び前記第1のドレイン領域上に接する第1のソース電極及び第1のドレイン電極を形成すると同時に、前記第2のソース領域及び前記第2のドレイン領域上に接する第2のソース電極及び第2のドレイン電極を形成することを特徴とする。
Further, another structure of the invention relating to a method for manufacturing a semiconductor device disclosed in this specification is as follows:
Forming a first conductive layer mainly composed of aluminum on a substrate;
Forming a second conductive layer made of a material different from that of the first conductive layer on the first conductive layer;
Patterning the first conductive layer and the second conductive layer to form a first gate electrode and a second gate electrode;
Forming a gate insulating film on the first gate electrode and the second gate electrode;
Forming a first semiconductor film on the gate insulating film;
Heating after introducing a catalytic element into the first semiconductor film;
Forming a second semiconductor film having a first impurity element over the first semiconductor film, and then heating the first semiconductor film and the second semiconductor film;
Patterning the first semiconductor film and the second semiconductor film to form a first island-shaped semiconductor region and a second island-shaped semiconductor region;
The first island-shaped semiconductor region is covered with a first mask, and a part of the second island-shaped semiconductor region is covered with a second mask, and then a second impurity element is selectively added. And
Removing the first mask and the second mask;
Among the first island-shaped semiconductor regions, the second semiconductor film is etched to form a first source region and a first drain region, and at the same time, among the second island-shaped semiconductor regions, Etching the second semiconductor film to form a second source region and a second drain region;
Forming a first source electrode and a first drain electrode in contact with the first source region and the first drain region, and a second in contact with the second source region and the second drain region; The source electrode and the second drain electrode are formed.
また、本明細書で開示する半導体装置の作製方法に関する別の発明の構成は、
基板上にアルミニウムを主成分とする第1の導電層を形成し、
前記第1の導電層上に当該第1の導電層と異なる材料からなる第2の導電層を形成し、
前記第1の導電層及び前記第2の導電層をパターニングして第1のゲート電極及び第2のゲート電極を形成し、
前記第1のゲート電極及び前記第2のゲート電極上にゲート絶縁膜を形成し、
前記ゲート絶縁膜上に第1の半導体膜を形成し、
前記第1の半導体膜に触媒元素を導入した後に加熱し、
前記第1の半導体膜をパターニングして、第1の島状の半導体領域及び第2の島状の半導体領域を形成し、
前記第1の島状の半導体領域の一部を第1のマスクで覆い、かつ前記第2の島状の半導体領域の一部を第2のマスクで覆った後、第1の不純物元素を選択的に添加し、
前記第1のマスク及び前記第2のマスクを除去し、
前記第1の島状の半導体領域及び前記第2の島状の半導体領域を加熱し、
前記第1の島状の半導体領域を第3のマスクで覆い、かつ前記第2の島状の半導体領域の一部を第4のマスクで覆った後、第2の不純物元素を選択的に添加し、
前記第3のマスク及び前記第4のマスクを除去し、
前記第1の島状の半導体領域及び前記第2の島状の半導体領域上に第3の導電層を形成し、
前記第3の導電層をパターニングして、前記第1の島状の半導体領域に接するソース電極及びドレイン電極、並びに前記第2の島状の半導体領域に接するソース電極及びドレイン電極を形成することを特徴とする。
Further, another structure of the invention relating to a method for manufacturing a semiconductor device disclosed in this specification is as follows:
Forming a first conductive layer mainly composed of aluminum on a substrate;
Forming a second conductive layer made of a material different from that of the first conductive layer on the first conductive layer;
Patterning the first conductive layer and the second conductive layer to form a first gate electrode and a second gate electrode;
Forming a gate insulating film on the first gate electrode and the second gate electrode;
Forming a first semiconductor film on the gate insulating film;
Heating after introducing a catalytic element into the first semiconductor film;
Patterning the first semiconductor film to form a first island-shaped semiconductor region and a second island-shaped semiconductor region;
A part of the first island-shaped semiconductor region is covered with a first mask, and a part of the second island-like semiconductor region is covered with a second mask, and then the first impurity element is selected. Added
Removing the first mask and the second mask;
Heating the first island-shaped semiconductor region and the second island-shaped semiconductor region;
The first island-shaped semiconductor region is covered with a third mask, and a part of the second island-shaped semiconductor region is covered with a fourth mask, and then a second impurity element is selectively added. And
Removing the third mask and the fourth mask;
Forming a third conductive layer on the first island-shaped semiconductor region and the second island-shaped semiconductor region;
Patterning the third conductive layer to form a source electrode and a drain electrode in contact with the first island-shaped semiconductor region, and a source electrode and a drain electrode in contact with the second island-shaped semiconductor region; Features.
また、本明細書で開示する半導体装置の作製方法に関する別の発明の構成は、
基板上にアルミニウムを主成分とする第1の導電層を形成し、
前記第1の導電層上に当該第1の導電層と異なる材料からなる第2の導電層を形成し、
前記第1の導電層及び前記第2の導電層をパターニングして第1のゲート電極及び第2のゲート電極を形成し、
前記第1のゲート電極及び前記第2のゲート電極上にゲート絶縁膜を形成し、
前記ゲート絶縁膜上に第1の半導体膜を形成し、
前記第1の半導体膜に触媒元素を導入した後に加熱し、
前記第1の半導体膜上に希ガス元素を有する第2の半導体膜を形成し、
前記第1の半導体膜及び前記第2の半導体膜を加熱し、
前記第2の半導体膜を除去し、
前記第1の半導体膜をパターニングして、第1の島状の半導体領域及び第2の島状の半導体領域を形成し、
前記第1の島状の半導体領域の一部を第1のマスクで覆い、かつ前記第2の島状の半導体領域を第2のマスクで覆った後、第1の不純物元素を選択的に添加し、
前記第1のマスク及び前記第2のマスクを除去し、
前記第1の島状の半導体領域を第3のマスクで覆い、かつ前記第2の島状の半導体領域の一部を第4のマスクで覆った後、第2の不純物元素を選択的に添加し、
前記第3のマスク及び前記第4のマスクを除去し、
前記第1の島状の半導体領域及び前記第2の島状の半導体領域上に第3の導電層を形成し、
前記第3の導電層をパターニングして、前記第1の島状の半導体領域に接するソース電極及びドレイン電極、並びに前記第2の島状の半導体領域に接するソース電極及びドレイン電極を形成することを特徴とする。
Further, another structure of the invention relating to a method for manufacturing a semiconductor device disclosed in this specification is as follows:
Forming a first conductive layer mainly composed of aluminum on a substrate;
Forming a second conductive layer made of a material different from that of the first conductive layer on the first conductive layer;
Patterning the first conductive layer and the second conductive layer to form a first gate electrode and a second gate electrode;
Forming a gate insulating film on the first gate electrode and the second gate electrode;
Forming a first semiconductor film on the gate insulating film;
Heating after introducing a catalytic element into the first semiconductor film;
Forming a second semiconductor film containing a rare gas element on the first semiconductor film;
Heating the first semiconductor film and the second semiconductor film;
Removing the second semiconductor film;
Patterning the first semiconductor film to form a first island-shaped semiconductor region and a second island-shaped semiconductor region;
A portion of the first island-shaped semiconductor region is covered with a first mask, and the second island-shaped semiconductor region is covered with a second mask, and then a first impurity element is selectively added. And
Removing the first mask and the second mask;
The first island-shaped semiconductor region is covered with a third mask, and a part of the second island-shaped semiconductor region is covered with a fourth mask, and then a second impurity element is selectively added. And
Removing the third mask and the fourth mask;
Forming a third conductive layer on the first island-shaped semiconductor region and the second island-shaped semiconductor region;
Patterning the third conductive layer to form a source electrode and a drain electrode in contact with the first island-shaped semiconductor region, and a source electrode and a drain electrode in contact with the second island-shaped semiconductor region; Features.
また、本明細書で開示する半導体装置の作製方法に関する別の発明の構成は、
基板上にアルミニウムを主成分とする第1の導電層を形成し、
前記第1の導電層上に当該第1の導電層と異なる材料からなる第2の導電層を形成し、
前記第1の導電層及び前記第2の導電層をパターニングして第1のゲート電極及び第2のゲート電極を形成し、
前記第1のゲート電極及び前記第2のゲート電極上にゲート絶縁膜を形成し、
前記ゲート絶縁膜上に第1の半導体膜を形成し、
前記第1の半導体膜に触媒元素を導入した後に加熱し、
前記第1の半導体膜上に第1の不純物元素を有する第2の半導体膜を形成した後、前記第1の半導体膜及び前記第2の半導体膜を加熱し、
前記第1の半導体膜及び前記第2の半導体膜をパターニングして、第1の島状の半導体領域及び第2の島状の半導体領域を形成し、
前記第1の島状の半導体領域をマスクで覆った後、前記第2の島状の半導体領域に第2の不純物元素を添加し、
前記マスクを除去し、
前記第1の島状の半導体領域及び前記第2の島状の半導体領域上に第3の導電層を形成し、
前記第3の導電層をパターニングして、前記第1の島状の半導体領域の前記第2の半導体膜に接するソース電極及びドレイン電極、並びに前記第2の島状の半導体領域の前記第2の半導体膜に接するソース電極及びドレイン電極を形成し、
前記第1の島状の半導体領域の前記第2の半導体膜の露出部、及び前記第1の島状の半導体領域の第2の半導体膜の露出部をエッチングしてソース領域及びドレイン領域を形成することを特徴とする。
Further, another structure of the invention relating to a method for manufacturing a semiconductor device disclosed in this specification is as follows:
Forming a first conductive layer mainly composed of aluminum on a substrate;
Forming a second conductive layer made of a material different from that of the first conductive layer on the first conductive layer;
Patterning the first conductive layer and the second conductive layer to form a first gate electrode and a second gate electrode;
Forming a gate insulating film on the first gate electrode and the second gate electrode;
Forming a first semiconductor film on the gate insulating film;
Heating after introducing a catalytic element into the first semiconductor film;
Forming a second semiconductor film having a first impurity element over the first semiconductor film, and then heating the first semiconductor film and the second semiconductor film;
Patterning the first semiconductor film and the second semiconductor film to form a first island-shaped semiconductor region and a second island-shaped semiconductor region;
After covering the first island-shaped semiconductor region with a mask, a second impurity element is added to the second island-shaped semiconductor region;
Removing the mask,
Forming a third conductive layer on the first island-shaped semiconductor region and the second island-shaped semiconductor region;
The third conductive layer is patterned to form a source electrode and a drain electrode in contact with the second semiconductor film of the first island-shaped semiconductor region, and the second island-shaped semiconductor region of the second island-shaped semiconductor region. Forming a source electrode and a drain electrode in contact with the semiconductor film;
A source region and a drain region are formed by etching the exposed portion of the second semiconductor film in the first island-shaped semiconductor region and the exposed portion of the second semiconductor film in the first island-shaped semiconductor region. It is characterized by doing.
また、本明細書で開示する半導体装置の作製方法に関する別の発明の構成は、
基板上にアルミニウムを主成分とする第1の導電層を形成し、
前記第1の導電層上に当該第1の導電層と異なる材料からなる第2の導電層を形成し、
前記第1の導電層及び前記第2の導電層をパターニングして第1のゲート電極及び第2のゲート電極を形成し、
前記第1のゲート電極及び前記第2のゲート電極上にゲート絶縁膜を形成し、
前記ゲート絶縁膜上に第1の半導体膜を形成し、
前記第1の半導体膜に触媒元素を導入した後に加熱し、
前記第1の半導体膜上に第1の不純物元素を有する第2の半導体膜を形成した後、前記第1の半導体膜及び前記第2の半導体膜を加熱し、
前記第1の半導体膜及び前記第2の半導体膜をパターニングして、第1の島状の半導体領域及び第2の島状の半導体領域を形成し、
前記第1の島状の半導体領域をマスクで覆った後、前記第2の島状の半導体領域に第2の不純物元素を添加し、
前記マスクを除去し、
前記第1の島状の半導体領域のうち、前記第2の半導体膜をエッチングして第1のソース領域及び第1のドレイン領域を形成すると同時に、前記第2の島状の半導体領域のうち、前記第2の半導体膜をエッチングして第2のソース領域及び第2のドレイン領域を形成し、
前記第1のソース領域及び前記第1のドレイン領域上に接する第1のソース電極及び第1のドレイン電極を形成すると同時に、前記第2のソース領域及び前記第2のドレイン領域上に接する第2のソース電極及び第2のドレイン電極を形成することを特徴とする。
Further, another structure of the invention relating to a method for manufacturing a semiconductor device disclosed in this specification is as follows:
Forming a first conductive layer mainly composed of aluminum on a substrate;
Forming a second conductive layer made of a material different from that of the first conductive layer on the first conductive layer;
Patterning the first conductive layer and the second conductive layer to form a first gate electrode and a second gate electrode;
Forming a gate insulating film on the first gate electrode and the second gate electrode;
Forming a first semiconductor film on the gate insulating film;
Heating after introducing a catalytic element into the first semiconductor film;
Forming a second semiconductor film having a first impurity element over the first semiconductor film, and then heating the first semiconductor film and the second semiconductor film;
Patterning the first semiconductor film and the second semiconductor film to form a first island-shaped semiconductor region and a second island-shaped semiconductor region;
After covering the first island-shaped semiconductor region with a mask, a second impurity element is added to the second island-shaped semiconductor region;
Removing the mask,
Among the first island-shaped semiconductor regions, the second semiconductor film is etched to form the first source region and the first drain region, and at the same time, among the second island-shaped semiconductor regions, Etching the second semiconductor film to form a second source region and a second drain region;
Forming a first source electrode and a first drain electrode in contact with the first source region and the first drain region, and simultaneously forming a second source electrode in contact with the second source region and the second drain region; The source electrode and the second drain electrode are formed.
また、上記発明の構成において、前記加熱を、Rapid Thermal Annealing(RTA)により行うことを特徴とする。 In the configuration of the above invention, the heating is performed by rapid thermal annealing (RTA).
また、上記発明の構成において、前記希ガス元素は、He、Ne、Ar、Kr、Xeのいずれか一または複数であることを特徴とする。 In the structure of the above invention, the rare gas element is one or more of He, Ne, Ar, Kr, and Xe.
また、上記発明の構成において、前記第1の不純物元素は、リン、窒素、ヒ素、アンチモン、ビスマスのいずれか一または複数であることを特徴とする。 In the structure of the above invention, the first impurity element is one or more of phosphorus, nitrogen, arsenic, antimony, and bismuth.
また、上記発明の構成において、前記第2の不純物元素は、ボロンであることを特徴とする。 In the structure of the above invention, the second impurity element is boron.
また、上記発明の構成において、前記触媒元素は、タングステン、モリブデン、ジルコニウム、ハフニウム、バナジウム、ニオブ、タンタル、クロム、コバルト、ニッケル、及び白金のいずれか一または複数であることを特徴とする。 In the structure of the above invention, the catalyst element is one or more of tungsten, molybdenum, zirconium, hafnium, vanadium, niobium, tantalum, chromium, cobalt, nickel, and platinum.
また、上記発明の構成において、前記第1の導電層は、炭素と、クロム、タンタル、タングステン、モリブデン、チタン、シリコン、ニッケルのいずれか一又は複数を含有していることを特徴とする。 In the structure of the above invention, the first conductive layer contains carbon and one or more of chromium, tantalum, tungsten, molybdenum, titanium, silicon, and nickel.
また、上記発明の構成において、前記炭素は、0.1〜10原子%含まれていることを特徴とする。 Moreover, in the structure of the above invention, the carbon is contained in an amount of 0.1 to 10 atomic%.
また、上記発明の構成において、前記第2の導電層は、クロム、タンタル、タングステン、モリブデン、チタン、ニッケルまたはこれらの窒化物のいずれか一又は複数からなることを特徴とする。また、シリコンを用いることも可能である。 In the structure of the above invention, the second conductive layer is made of one or more of chromium, tantalum, tungsten, molybdenum, titanium, nickel, or a nitride thereof. It is also possible to use silicon.
また、本明細書で開示する半導体装置の作製方法に関する別の発明の構成は、上記半導体装置を有する液晶テレビジョン、またはELテレビジョンである。 Another invention of a method for manufacturing a semiconductor device disclosed in this specification is a liquid crystal television or an EL television including the semiconductor device.
また、本発明において、半導体装置としては、半導体素子で構成された集積回路、表示装置、無線タグ、ICタグ等が挙げられる。表示装置としては、代表的には液晶表示装置、発光表示装置、DMD(Digital Micromirror Device;デジタルマイクロミラーデバイス)、PDP(Plasma Display Panel;プラズマディスプレイパネル)、FED(Field Emission Display;フィールドエミッションディスプレイ)、電気泳動表示装置(電子ペーパー)等の表示装置が挙げられる。 In the present invention, examples of the semiconductor device include an integrated circuit including a semiconductor element, a display device, a wireless tag, and an IC tag. Typical examples of the display device include a liquid crystal display device, a light emitting display device, DMD (Digital Micromirror Device), PDP (Plasma Display Panel), FED (Field Emission Display). And display devices such as electrophoretic display devices (electronic paper).
なお、本発明において、表示装置とは、表示素子を用いたデバイス、即ち画像表示デバイスを指す。また、表示パネルにコネクター、例えばフレキシブルプリント配線(FPC:Flexible Printed Circuit)もしくはTAB(Tape Automated Bonding)テープもしくはTCP(Tape Carrier Package)が取り付けられたモジュール、TABテープやTCPの先にプリント配線板が設けられたモジュール、または表示素子にCOG(Chip On Glass)方式によりIC(集積回路)やCPUが直接実装されたモジュールも全て表示装置に含むものとする。 In the present invention, the display device refers to a device using a display element, that is, an image display device. In addition, a connector, for example, a module in which a flexible printed wiring (FPC), TAB (Tape Automated Bonding) tape or TCP (Tape Carrier Package) is attached to the display panel, and a printed wiring board is attached to the end of the TAB tape or TCP. It is assumed that the display device includes all provided modules or modules in which an IC (Integrated Circuit) or a CPU is directly mounted on a display element by a COG (Chip On Glass) method.
なお、本明細書において、「パターニング」とは、所望の形状にエッチングすることを指すものとする。 In this specification, “patterning” refers to etching into a desired shape.
従来のアルミニウムを主成分とする膜(炭素などを含有する膜も含む。)の単層構造では、十分に耐熱性、ヒロック抑制の効果が得られなかったが、本発明を用いて、アルミニウムを主成分とする膜上にもう一層導電膜を形成することにより、当該課題を解決することができる。すなわち、低抵抗、高信頼性を有し、且つ低コストのゲート電極を用いて結晶性半導体膜を有する逆スタガ型TFTを形成することができ、大面積なデバイスにも対応することができる。 In the conventional single-layer structure of a film containing aluminum as a main component (including a film containing carbon or the like), sufficient heat resistance and hillock suppression effects could not be obtained. The subject can be solved by forming another conductive film over the main film. That is, an inverted staggered TFT having a crystalline semiconductor film can be formed using a low-resistance, high-reliability, and low-cost gate electrode, and can be applied to a large-area device.
また、本発明により、少ないマスク数でTFTを形成することができる。また、本発明で形成されるTFT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逆スタガ型TFT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、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、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。 Further, according to the present invention, a TFT can be formed with a small number of masks. In addition, since the TFT formed according to the present invention is formed using a crystalline semiconductor film, it has higher mobility than an inverted staggered TFT formed using 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 with low resistivity 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、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EL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, in comparison with an EL display device using a TFT formed of an amorphous semiconductor film as a switching element, display unevenness can be reduced and a highly reliable semiconductor device can be manufactured. It is.
さらには、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を表示装置、例えば液晶表示装置のスイッチング素子として用いることにより、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. Therefore, the contrast can be improved by using such a TFT as a switching element of a display device, for example, a liquid crystal display device.
さらには、第1の半導体膜上に第1の不純物元素を有する第2の半導体膜を形成した後に前記第1の半導体膜及び前記第2の半導体膜を加熱することにより、第1の半導体膜中に含まれる触媒元素を第2の半導体膜中に移動させる(ゲッタリングさせる)とともに、当該第2の半導体膜をソース領域、ドレイン領域として機能する膜としても用いている。このため、ソース領域、ドレイン領域として機能する膜を新たに設ける必要がない。すなわち、従来と比較して工程数を増やすことなく結晶性半導体膜を有する薄膜トランジスタを作製することができる。 Further, after the second semiconductor film having the first impurity element is formed over the first semiconductor film, the first semiconductor film and the second semiconductor film are heated to thereby form the first semiconductor film. The catalyst element contained therein is moved (gettered) into the second semiconductor film, and the second semiconductor film is also used as a film functioning as a source region and a drain region. For this reason, it is not necessary to newly provide films functioning as a source region and a drain region. That is, a thin film transistor having a crystalline semiconductor film can be manufactured without increasing the number of steps compared to the conventional method.
さらには、上記の作製工程により形成された半導体装置を有する液晶テレビジョン並びにELテレビジョンを、スループットや歩留まりを高く低コストに作製することができる。 Further, a liquid crystal television and an EL television each including the semiconductor device formed by the above manufacturing process can be manufactured with high throughput and yield at low cost.
以下、発明を実施するための最良の形態について図面を参照しながら説明する。但し、本発明は多くの異なる態様で実施することが可能であり、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、本発明は本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。また、各図面において共通の部分は同じ符号を付して詳しい説明を省略する。 The best mode for carrying out the invention will be described below with reference to the drawings. However, the present invention can be implemented in many different modes, and those skilled in the art can easily understand that the modes and details can be variously changed without departing from the spirit and scope of the present invention. Is done. Therefore, the present invention should not be construed as being limited to the description of the embodiment modes. In the drawings, common portions are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
(実施形態1)
本実施形態においては、結晶性半導体膜を有する逆スタガ型TFTの作製工程について図1を用いながら説明する。
(Embodiment 1)
In this embodiment, a manufacturing process of an inverted staggered TFT having a crystalline semiconductor film will be described with reference to FIGS.
図1(A)に示すように、基板101上に第1の導電膜102aを形成し、その上に第2の導電膜102bを形成する。次に、第2の導電膜102b上に第1の絶縁膜103及び第2の絶縁膜104を形成する。次に、第2の絶縁膜104上に第1の半導体膜105を形成し、第1の半導体膜105上に触媒元素を有する層106を形成する。
As shown in FIG. 1A, a first
なお、基板側からの不純物などの拡散を防止するために、必要に応じて基板101と第1の導電膜102aとの間に下地膜を形成してもよい。下地膜としては、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。
Note that a base film may be formed between the
基板101としては、ガラス基板、石英基板、アルミナなどのセラミック等絶縁物質で形成される基板、シリコンウェハ、金属板等を用いることができる。また、本発明では、基板101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
第1の導電膜102a及び第2の導電膜102bは、ゲート電極として機能する。第1の導電膜102a及び第2の導電膜102bの形成方法としては、第1の導電層、第2の導電層を順に成膜した後、フォトリソグラフィ工程によりマスクを形成し、当該マスクを用いて同時にパターニング(エッチング)すればよい。この場合、マスク処理が1回でよいので、工程数削減の点で見るとメリットがある。また、本実施の形態では、第1の導電膜102a及び第2の導電膜102bを同じテーパー角を持つように形成しているが、第1の導電膜102aと第2の導電膜102bのテーパー角を変えてもよい。また、カバレッジ(段差被覆性)が問題にならないのであれば、テーパー状にしなくても良い。また、第2の導電膜102bを形成した後に、第1の導電膜102aの側面を酸化してもよい。
The first
また、ゲート電極の構造として、第1の導電膜102aを覆うように第2の導電膜102bを形成する構造としてもよい。具体的には、第1の導電層を成膜した後にパターニングして、第1の導電膜102aを形成する。このとき、カバレッジ(段差被覆性)を考慮してテーパーが付くように形成すると良い。次に、第1の導電膜102aの表面を覆うように第2の導電層を成膜した後、パターニングして第2の導電膜102bを形成する。このとき、第1の導電膜102aと同じテーパー角を有するように第2の導電膜102bを形成してもよいし、違うテーパー角を有するように形成してもよい。第1の導電膜102aを覆うように第2の導電膜102bを形成する構造とすることにより、アルミニウムを主成分とする第1の導電膜102aのヒロックを抑制する効果を顕著に得ることができる。
Alternatively, the gate electrode may have a structure in which the second
また、第1の導電膜102a及び第2の導電膜102b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形成すればよい。
The first
また、第1の導電膜102aの材料としては、アルミニウムを主成分とし、炭素と、クロム、タンタル、タングステン、モリブデン、チタン、シリコン、ニッケルのいずれか一又は複数を含有するものを用いることができる。なお、炭素は、具体的には0.1〜10原子%含まれていることが好ましい。第1の導電膜102aとしてこのような材料からなる膜を用いることにより、アルミニウムの低抵抗性、低コストという利点を生かしつつ、且つ純粋のアルミニウムよりも高耐熱性という効果が得られる。
As the material for the first
また、アルミニウムを主成分とする導電膜の問題点である、高温加熱によって生じるヒロックの発生を、以下に記載する第2の導電膜102bによって十分に抑制することができるのであれば、炭素のみ(0.1〜10原子%含まれていることが好ましい。)を含有する、アルミニウムを主成分とする膜を、第1の導電膜102aとして用いてもよい。
If the second
また、第2の導電膜102bとして求められる機能は、アルミニウムを含有している第1の導電膜102aのヒロック抑制や、耐熱性をより高める機能が求められる。このような機能を有する材料としては、クロム、タンタル、タングステン、モリブデン、チタン、ニッケルまたはこれらの窒化物のいずれか一又は複数からなるものが挙げられる。また、シリコンを用いることも可能である。
In addition, the functions required as the second
また、アルミニウムを含有している第1の導電膜のヒロックを更に抑制するためには、第1の導電層を成膜し、パターニングして第1の導電膜102aを形成した後に、第1の導電膜102aを全面覆うように第2の導電膜102bを形成すれば良い。
In order to further suppress hillocks in the first conductive film containing aluminum, the first conductive layer is formed and patterned to form the first
また、工程数は増えるが、アルミニウムを主成分とする膜を、上下の導電膜で完全に覆うようにゲート電極を形成してもよい。具体的な形成方法の一例としては、公知の成膜法を用いて、キャップ膜として機能する第1の導電層、アルミニウムを主成分とする層を成膜した後に同時にパターニングする。次に、パターニングされた、第1の導電層及びアルミニウムを主成分とする層を覆うように、キャップ膜として機能する第2の導電層を成膜した後、所望の形状にエッチングする。このようにして形成された3層からなるゲート電極は、アルミニウムを主成分とする膜の上下がキャップ膜で覆われた構造であるため、ヒロックの発生を抑制する効果が十分に得られる。 Further, although the number of steps is increased, the gate electrode may be formed so that the film containing aluminum as a main component is completely covered with the upper and lower conductive films. As an example of a specific formation method, a first conductive layer functioning as a cap film and a layer containing aluminum as a main component are formed using a known film formation method, and then patterned simultaneously. Next, a second conductive layer functioning as a cap film is formed so as to cover the patterned first conductive layer and a layer containing aluminum as a main component, and then etched into a desired shape. Since the three-layer gate electrode formed in this way has a structure in which the upper and lower sides of a film containing aluminum as a main component are covered with a cap film, the effect of suppressing generation of hillocks can be sufficiently obtained.
第1の絶縁膜103及び第2の絶縁膜104は、ゲート絶縁膜として機能する。第1の絶縁膜103及び第2の絶縁膜104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。なお、基板側から不純物などの拡散を防止するため、第1の絶縁膜103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、第2の絶縁膜としては、後に形成される第1の半導体膜105との界面特性から、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。しかしながら、該工程に限定されず、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))等のいずれかで形成される単層で形成してもよい。なお、上記第2の絶縁膜には、水素が含まれている。
The first
第1の半導体膜105としては、非晶質半導体、非晶質状態と結晶状態とが混在したセミアモルファス半導体(SASとも表記する)、非晶質半導体中に0.5nm〜20nmの結晶粒を観察することができる微結晶半導体、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で形成する。特に、0.5nm〜20nmの結晶を粒観察することができる微結晶状態はいわゆるマイクロクリスタル(μc)と呼ばれている。いずれも、シリコン、シリコンゲルマニウム等を主成分とする膜厚は、10〜200nm、好ましくは50〜100nmの半導体膜を用いることができる。
As the
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、第1の半導体膜105の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。
Note that in order to obtain a semiconductor film having a high-quality crystal structure by subsequent crystallization, an impurity concentration of oxygen, nitrogen, or the like contained in the
触媒元素を有する層106の形成方法としては、PVD法、CVD法、蒸着法等により第1の半導体膜105表面に触媒元素又は触媒元素の珪化物の薄膜を形成する方法、第1の半導体膜105表面に触媒元素を含む溶液を塗布する方法などがある。触媒元素としては、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)等の一つ又は複数を用いて形成することができる。また、イオンドープ法又はイオン注入法により、上記触媒元素を直接半導体膜中に添加しても良い。また、上記触媒元素で形成される電極を用いて、半導体膜表面をプラズマ処理してもよい。なお、触媒元素とは、ここでは半導体膜の結晶化を促進又は助長させる元素のことである。
As a method of forming the
次に、第1の半導体膜105を加熱して、図1(B)に示すように、第1の結晶性半導体膜111を形成する。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。結晶化の方法としては、脱水素化のための熱処理の後、電気炉による熱処理(ファーネスアニール法)が挙げられる。この際の加熱条件は、550℃〜650℃で4〜24時間とすればよい。また、より好ましくは、加熱源としてガスやハロゲンランプ、電子ビームを用いた、Rapid Thermal Annealing(ラピッド・サーマル・アニーリング、以下「RTA」と示す。)法により結晶化を行うとよい。本実施形態では、このRTAにより結晶化を行う。RTAによる加熱条件は、500〜700℃で3〜10分とすればよい。
Next, the
加熱手段としてレーザー光を用いずに半導体膜を結晶化することで、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。また、RTAは、ファーネスアニールに比べてごく短時間で加熱することができるという特徴がある。このため、本実施形態のように、第1の導電膜102a上に第2の導電膜102bを形成することに加え、RTAによって半導体膜の第1の結晶性半導体膜111を形成することにより、アルミニウムを主成分とする第1の導電膜102aのヒロック発生を抑制するための相乗効果が得られる。
By crystallizing the semiconductor film without using laser light as a heating means, variation in crystallinity can be reduced, and variation in TFTs to be formed later can be suppressed. Further, RTA is characterized in that it can be heated in a very short time compared to furnace annealing. Therefore, as in the present embodiment, in addition to forming the second
次に、TFTのチャネル領域となる領域にp型またはn型の不純物元素を低濃度に添加するチャネルドープ工程を全面または選択的に行う。このチャネルドープ工程は、TFTしきい値電圧を制御するための工程である。なお、ここではジボラン(B2H6)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。なお、チャネルドープ工程は、結晶化工程の前に行っても良い。 Next, a channel doping process for adding a p-type or n-type impurity element at a low concentration to a region to be a channel region of the TFT is performed entirely or selectively. This channel doping process is a process for controlling the TFT threshold voltage. Here, 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. Note that the channel doping step may be performed before the crystallization step.
次に、第1の結晶性半導体膜111上に、15族元素(以下、「ドナー型元素」と示す。)が含まれる第2の半導体膜112を形成する。珪化物の気体にリン、ヒ素のようなドナー型元素を有する気体を加えたプラズマCVD法で成膜してもよい。このような手法により第2の半導体膜を形成することで、第1の結晶性半導体膜と第2の半導体膜との界面が形成される。また、ドナー型元素が含まれる第2の半導体膜112としては、第1の半導体膜と同様の半導体膜を形成した後、ドナー型元素をイオンドープ法又はイオン注入法により添加して形成することができる。このときの、第2の半導体膜112では、リンの濃度が1×1019〜3×1021/cm3であることが好ましい。
Next, a
このときのドナー型元素が含まれる第2の半導体膜の不純物のプロファイルのモデル図(実際の測定結果を示す図ではない。)を図9に示す。図9(A)は、第1の結晶性半導体膜111上に、プラズマCVD法によりドナー型元素が含まれる第2の半導体膜を形成した時のドナー型元素のプロファイル140aを示す。膜の深さ方向に対して一定の濃度のドナー型元素が分布している。
FIG. 9 shows a model diagram (not an actual measurement result) of the impurity profile of the second semiconductor film containing the donor element at this time. FIG. 9A shows a donor-
一方、図9(B)は、第1の結晶性半導体膜111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ドナー型元素を添加して第2の半導体膜を形成した時のドナー型元素のプロファイル140bを示す。図9(B)に示すように、第2の半導体膜の表面付近は、ドナー型元素濃度が比較的が高い。ドナー型元素濃度が1×1019/cm3以上の領域をn+領域134aと示す。一方、第1の結晶性半導体膜111に近づくにつれ、ドナー型元素濃度が比較的濃度が減少している。ドナー型元素濃度が5×1017〜1×1019/cm3の領域をn−領域134bと示す。n+領域134a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134b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、相対的なドナー型元素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ドナー型元素が含まれる第2の半導体膜は、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。
On the other hand, FIG. 9B illustrates a case where a semiconductor film having a state selected from an amorphous semiconductor, a SAS, a microcrystalline semiconductor, and a crystalline semiconductor is formed over the first
次に、第1の結晶性半導体膜111及び第2の半導体膜112を加熱して、図1(C)の矢印で示すように、第1の結晶性半導体膜111に含まれる触媒元素を第2の半導体膜112に移動させて、触媒元素をゲッタリングする。この工程により、第1の結晶性半導体膜中の触媒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。このような膜を、以後第2の結晶性半導体膜121と示す。また、ゲッタリング後の金属触媒が移動した第2の半導体膜112も同様に結晶化されているため、以後第3の結晶性半導体膜122と示す。なお、本実施形態においては、ゲッタリング工程と共に、第3の結晶性半導体膜122中のドナー型元素の活性化を行っている。
Next, the first
なお、本実施の形態では、ドナー型元素を含む第2の半導体膜112をゲッタリングサイトとして用いるとともに、後のソース領域、ドレイン領域として機能する膜としても用いている。このため、ソース領域、ドレイン領域として機能する膜を新たに設ける必要がない。すなわち、従来と比較して工程数を増やすことなく結晶性半導体膜を有する薄膜トランジスタを作製することができる。
Note that in this embodiment, the
次に、図1(D)に示すように、フォトリソグラフィ工程により形成されたマスクを用いて、第2の結晶性半導体膜121及び第3の結晶性半導体膜122をエッチングして、第1の半導体領域131及び第2の半導体領域132を形成する。なお、第2の結晶性半導体膜121及び第3の結晶性半導体膜122は、Cl2、BCl3、SiCl4もしくはCCl4などを代表とする塩素系ガス、CF4、SF6、NF3、CHF3などを代表とするフッ素系ガス、あるいはO2を用いてエッチングすることができる。
Next, as illustrated in FIG. 1D, the second crystalline semiconductor film 121 and the third
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122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のを回避することが可能となり、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。
Note that in the photolithography processes of the following embodiments and examples, an insulating film having a thickness of about several nm is preferably formed on the surface of the
次に、第3の導電層を成膜する。次に、第3の導電層上にフォトリソグラフィ工程によりマスクを形成する。次に、該マスクを用いて第3の導電層を所望の形状にエッチングして、第3の導電膜133を形成する。第3の導電膜133は、ソース電極及びドレイン電極として機能する。
Next, a third conductive layer is formed. Next, a mask is formed over the third conductive layer by a photolithography process. Next, the third conductive layer is etched into a desired shape using the mask to form a third
なお、以下実施形態及び実施例の導電膜形成工程において、フォトリソグラフィ工程時に半導体膜表面に絶縁膜を形成した場合は、導電膜を成膜する前に該絶縁膜をエッチングすることが好ましい。 In the conductive film forming process of the embodiment and the example below, when an insulating film is formed on the surface of the semiconductor film during the photolithography process, it is preferable to etch the insulating film before forming the conductive film.
第3の導電膜の材料としては、Al、Ti、Mo、Wなどの金属又はその合金を用いることができる。また、これらの単層、又は多層構造として形成してもよい。代表的には、基板側からTi、Al、Tiを順次積層する構造としても良いし、Mo、Al、Moを順次積層する構造としても良い。 As a material of the third conductive film, a metal such as Al, Ti, Mo, W, or an alloy thereof can be used. Moreover, you may form as these single layer or multilayer structure. Typically, Ti, Al, and Ti may be sequentially stacked from the substrate side, or Mo, Al, and Mo may be sequentially stacked.
次に、図1(E)に示すように、第3の導電膜133をマスクとして、第2の半導体領域の露出部をエッチングして、ソース領域及びドレイン領域142を形成する。このとき、第1の半導体領域131の一部がオーバーエッチングされても良い。このときのオーバーエッチングされた第1の半導体領域を、以後第3の半導体領域141と示す。第3の半導体領域141はチャネル形成領域として機能する。
Next, as illustrated in FIG. 1E, the exposed portion of the second semiconductor region is etched using the third
次に、第3の導電膜133及び第3の半導体領域141の表面上に、パッシベーション膜を成膜することが好ましい。パッシベーション膜は、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)、窒素を含有する炭素、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、第3の半導体領域141の界面特性を考慮して、酸化珪素、又は酸化窒化珪素を第3の絶縁膜140として成膜することが好ましい。また、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第4の絶縁膜144を窒化珪素、又は窒化酸化珪素で形成することが好ましい。
Next, it is preferable to form a passivation film over the surfaces of the third
この後、第3の半導体領域141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、第3の絶縁膜または第4の絶縁膜に水素を含む絶縁膜を形成することが好ましい。
After that, the
以上の工程により、結晶性半導体膜を有する逆スタガ型TFTを形成することができる。 本実施形態で形成されるTFTは、低抵抗な金属膜であるゲート電極や配線を用いて結晶性半導体膜を有する逆スタガ型TFTを形成することができ、大面積なデバイスにも対応することができる。また、本実施形態で形成されるTFT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TFT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、ドナー型元素に加え、触媒元素をも含む。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。 Through the above steps, an inverted staggered TFT having a crystalline semiconductor film can be formed. The TFT formed in this embodiment can form an inverted staggered TFT having a crystalline semiconductor film using a gate electrode or wiring which is a low-resistance metal film, and can also be used for a large area device. Can do. Further, since the TFT formed in this embodiment is formed of a crystalline semiconductor film, the mobility is higher than that of a TFT formed of an amorphous semiconductor film. Further, the source region and the drain region contain a catalyst element in addition to the donor element. For this reason, a source region and a drain region with low resistivity 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、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EL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, in comparison with an EL display device using a TFT formed of an amorphous semiconductor film as a switching element, display unevenness can be reduced and a highly reliable semiconductor device can be manufactured. It is.
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を表示装置、例えば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 display device, for example, a liquid crystal display device.
(実施形態2)
本実施形態では、ドナー型元素を有する半導体膜の代わりに、希ガス元素を有する半導体膜を用いて触媒元素をゲッタリングしてTFTを形成する工程について、図2を用いて説明する。
(Embodiment 2)
In this embodiment, a process for forming a TFT by gettering a catalytic element using a semiconductor film containing a rare gas element instead of a semiconductor film containing a donor element will be described with reference to FIGS.
図2(A)及び図2(B)に示すように、実施形態1と同様の工程により第1の結晶性半導体膜111を形成する。なお、この後チャネルドープ工程を行っても良い。次いで、第1の結晶性半導体膜表面に膜厚1〜5nmの酸化膜を形成してもよい。ここでは、結晶性半導体膜の表面にオゾン水を塗布して酸化膜を形成する。
As shown in FIGS. 2A and 2B, a first
次に、第1の結晶性半導体膜111上にPVD法、CVD法等の公知の手法により希ガス元素を有する第2の半導体膜212を形成する。第2の半導体膜212としては、非晶質半導体膜であることが好ましい。
Next, a
次に、第1の結晶性半導体膜111及び第2の半導体膜212を実施形態1と同様の手法により加熱して、図2(C)の矢印で示すように、第1の結晶性半導体膜111に含まれる触媒元素を第2の半導体膜212に移動させて、触媒元素をゲッタリングする。この工程により、実施形態1と同様に第1の結晶性半導体膜中の触媒元素がデバイス特性に影響を与えない濃度、即ち膜中の触媒元素濃度が1×1018/cm3以下、望ましくは1×1017/cm3以下とすることができる。このような膜を第2の結晶性半導体膜221と示す。また、ゲッタリング後の金属触媒が移動した第2の半導体膜も同様に結晶化されているため、第3の結晶性半導体膜222と示す。
Next, the first
次に、図2(D)に示すように、第3の結晶性半導体膜222を除去した後、導電性を有する第2の半導体膜223を成膜する。ここで、第2の半導体膜としては、珪化物の気体にボロン、リン、ヒ素のような13属又は15属の元素を有する気体を加えたプラズマCVD法で成膜する。なお、第2の半導体膜は、非晶質半導体、SAS、結晶性半導体、微結晶半導体(μc)から選ばれたいずれかの状態を有する膜で形成すればよい。なお、第2の半導体膜が導電性を有する非晶質半導体膜、SAS、又は微結晶半導体(μc)のいずれかである場合は、この後、不純物を活性化する加熱処理を行う。一方、第2の半導体膜が導電性を有する結晶性半導体である場合、加熱処理は行わなくとも良い。ここでは、プラズマCVD法により、膜厚100nmのリンが含まれる非晶質珪素膜を成膜した後、550度2時間で加熱して、不純物を活性化する。
Next, as shown in FIG. 2D, after the third
次に、図2(E)に示すように、実施形態1と同様の工程により第1の半導体領域232、第2の半導体領域231を形成する。
Next, as illustrated in FIG. 2E, a
次に、図2(F)に示すように、ソース電極及びドレイン電極133を形成する。次に、実施形態1と同様の工程により、第1の半導体領域をエッチングしてソース領域及びドレイン領域242、及びチャネル形成領域として機能する第3の半導体領域241を形成することができる。
Next, as illustrated in FIG. 2F, a source electrode and a
この後、実施形態1と同様の工程により、逆スタガ型TFTを形成することができる。本実施形態で形成されるTFTを用いることにより実施形態1と同様の効果を得ることができる。
Thereafter, an inverted staggered TFT can be formed by the same process as in the first embodiment. By using the TFT formed in this embodiment, the same effect as in
(実施形態3)
本実施形態では、nチャネルTFTとpチャネルTFTとを同一基板に形成する工程を図3を用いて形成する。
(Embodiment 3)
In this embodiment, the step of forming the n-channel TFT and the p-channel TFT on the same substrate is formed using FIG.
図3(A)に示すように、実施形態1と同様に基板101上にゲート電極301(第1の導電膜301aと第2の導電膜301bとからなる。)、ゲート電極302(第1の導電膜302aと第2の導電膜302bとからなる。)を形成し、ゲート電極301、ゲート電極302上に第1の絶縁膜103及び第2の絶縁膜104を形成する。次に、実施形態1と同様の工程により、第1の結晶性半導体膜、及びその上にドナー型元素が含まれる第2の半導体膜を形成する。次に、フォトリソグラフィ工程により形成されたマスクを用いて、第1の結晶性半導体膜を所望の形状にエッチングして、第1の半導体領域を形成し、第2の半導体膜を所望の形状にエッチングして、第2の半導体領域を形成する。
As shown in FIG. 3A, a gate electrode 301 (consisting of a first
次に、第1の半導体領域及び第2の半導体領域を加熱して、図3(A)の矢印で示すように、第1の半導体領域に含まれる触媒元素を第2の半導体領域に移動させて、触媒元素をゲッタリングする。ここでは、金属元素濃度が低減された第1の半導体領域を第3の半導体領域311、312と示し、ゲッタリング後の触媒元素が移動した第2の半導体領域を第4の半導体領域313、314と示す。なお、第3の半導体領域及び第4の半導体領域は、それぞれゲッタリング工程の加熱により結晶化されている。
Next, the first semiconductor region and the second semiconductor region are heated to move the catalytic element included in the first semiconductor region to the second semiconductor region as indicated by arrows in FIG. And gettering the catalytic element. Here, the first semiconductor region in which the metal element concentration is reduced is referred to as
本実施形態では、各半導体領域を形成した後ゲッタリング工程を行ったが、実施形態1のように、各半導体膜のゲッタリング工程を行った後、半導体膜を所望の形状にエッチングして、各半導体領域を形成しても良い。
In this embodiment, the gettering process is performed after forming each semiconductor region, but after the gettering process of each semiconductor film is performed as in
次に、第3の半導体領域311、312及び第4の半導体領域313、314表面に酸化膜を形成した後、フォトリソグラフィ工程により、図3(B)に示すように、マスク321、322を形成する。マスク321は、後にnチャネル型TFTとなる第3の半導体領域311、第4の半導体領域313の全部を覆っている。一方、マスク322は、後にpチャネル型TFTとなる第4の半導体領域314の一部を覆っている。このとき、第1のマスク322は、後に形成されるpチャネル型TFTのチャネル長よりも狭いことが好ましい。
Next, after forming oxide films on the surfaces of the
次に、第4の半導体領域314の露出部に、13族元素(以下、「アクセプター型元素」と示す。)を添加し、p型不純物領域324を形成する。このときマスク322に覆われる領域は、n型不純物領域325として残存する。ドナー型元素を有する第4の半導体領域314の2〜10倍の濃度となるように第4の半導体領域314の露出部に対してアクセプター型元素を添加することにより、p型不純物領域を形成することができる。
Next, a group 13 element (hereinafter referred to as an “acceptor type element”) is added to the exposed portion of the
図10に、p型不純物領域の不純物元素のプロファイルのモデル図(実際の測定結果を示す図ではない。)を示す。図10(A)は、CVD法により、ドナー型元素を含む第2の半導体膜を形成し、ゲッタリング工程を行った後、アクセプター型元素(本実施の形態では、ボロンを用いている。)を添加したときのp型不純物領域601の各元素のプロファイルを示す。ドナー型元素のプロファイル140aは、図9(A)と同様に領域の深さ方向に対して一定の濃度を示す。また、アクセプター型元素のプロファイル603は、p型不純物領域601表面付近では濃度が高く、第4の半導体領域312に近づくにつれ、濃度が減少している。なお、n+領域に含まれるドナー型元素の2〜10倍の濃度のアクセプター型元素を有する領域をp+領域602aと示し、n−領域のドナー型元素の2〜10倍の濃度のアクセプター型元素を有する領域をp−領域602bと示す。
FIG. 10 shows a model diagram (not an actual measurement result) of the profile of the impurity element in the p-type impurity region. 10A, after forming a second semiconductor film containing a donor-type element by a CVD method and performing a gettering step, an acceptor-type element (boron is used in this embodiment). 5 shows the profile of each element in the p-
図10(B)は、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一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ドナー型元素を添加して、第2の半導体膜を形成し、ゲッタリング工程を行った後、アクセプター型元素を添加したときのp型不純物領域611における各元素のプロファイルを示す。ドナー型元素のプロファイル140bは図9(B)のドナー型元素のプロファイル140bと同様である。また、アクセプター型元素のプロファイル613は、図10(A)のアクセプター型元素のプロファイル603と同様の傾向を示し、p型不純物領域611表面付近では濃度が高く、第4の半導体領域312に近づくにつれ、濃度が減少している。なお、n+領域に含まれるドナー型元素の2〜10倍の濃度のアクセプター型元素を有する領域をp+領域612aと示し、n−領域のドナー型元素の2〜10倍の濃度のアクセプター型元素を有する領域をp−領域612bと示す。
FIG. 10B illustrates a case where a semiconductor film having a state selected from an amorphous semiconductor, a SAS, a microcrystalline semiconductor, and a crystalline semiconductor is formed, and is formed by an ion doping method or an ion implantation method. A profile of each element in the p-
ドナー型元素が含まれる第2の半導体膜は、希ガス元素(代表的には、アルゴン)が添加されることにより、結晶格子の歪が形成され、後に行われるゲッタリング工程で、触媒元素を更にゲッタリングすることが可能である。 In the second semiconductor film containing the donor element, a rare gas element (typically, argon) is added to form a distortion of the crystal lattice. Further gettering is possible.
次に、第1のマスク321、322を除去した後、第3の半導体領域313及び1アクセプター元素が添加された第1の半導体領域314を加熱して、不純物元素を活性化する。加熱の方法としては、加熱源としてガスやハロゲンランプ、電子ビームを用いた、Rapid Thermal Annealing(RTA)、ファーネスアニール等を適宜用いることができる。ここでは、RTAを用い、675℃で3分加熱する。
Next, after removing the
次に、図3(C)に示すように、実施形態1と同様に、第3の導電膜331、332を形成する。次に、第3の導電膜331、332をマスクとして、ソース領域及びドレイン領域343、344を形成する。次に、第3の導電膜331、332及び第5の半導体領域341、342表面上に、パッシベーション膜140、144を成膜することが好ましい。
Next, as shown in FIG. 3C, third
以上の工程により、同一基板上にnチャネル型TFTとpチャネル型TFTとを形成することができる。本実施形態で形成されるTFTを用いることにより実施形態1と同様の効果を得ることができる。また、単チャネルTFTで形成される駆動回路と比較して、低電圧駆動が可能なCMOSを形成することが可能である。更には、ドナー型元素(例えば、リン)と比較してアクセプター型元素(例えば、ボロン)は原子半径が小さいため、比較的低い加速電圧及び濃度で、半導体膜中にアクセプター型元素を添加することが可能である。
Through the above steps, an n-channel TFT and a p-channel TFT can be formed over the same substrate. By using the TFT formed in this embodiment, the same effect as in
(実施形態4)
本実施形態では、実施形態3と異なるゲッタリング工程により形成された結晶性半導体膜を有するnチャネル型TFT及びpチャネル型の作製工程について、図4を用いて説明する。
(Embodiment 4)
In this embodiment, an n-channel TFT and a p-channel manufacturing process including a crystalline semiconductor film formed by a different gettering process from that in Embodiment 3 will be described with reference to FIGS.
実施形態1に従って、基板101上にゲート電極301(第1の導電膜301aと第2の導電膜301bとからなる。)、ゲート電極302(第1の導電膜302aと第2の導電膜302bとからなる。)を形成する。次に、実施形態1に従って、図1(B)に示すような、触媒元素を有する第1の結晶性半導体膜を形成した後、第1の結晶性半導体膜表面に数nmの絶縁膜を形成する。次に、フォトリソグラフィ工程により第1のマスクを形成し、第1の結晶性半導体膜を所望の形状にエッチングして、第1の半導体領域401、402を形成する。
In accordance with
次に、図4(B)に示すように、第1の半導体領域401、402上に、フォトリソグラフィ工程により第2のマスク403、404を形成した後、第1の半導体領域の露出部にドナー型元素を添加する。このとき、ドナー型元素が添加された領域をn型不純物領域406、407と示す。ここでは、イオンドーピング法によりリンを添加する。なお、第2のマスクに覆われた第1の半導体領域には、リンは添加されないが触媒元素は含まれている。
Next, as shown in FIG. 4B,
次に、第1の半導体領域を加熱して、図4(C)の矢印で示すように、第1の半導体領域に含まれる触媒元素を、n型不純物領域406、407に移動させて、触媒元素をゲッタリングする。ここでは、ゲッタリング後の金属触媒が移動した第1の半導体領域をソース領域及びドレイン領域413、414と示し、金属元素濃度が低減された第1の半導体領域をチャネル形成領域411と示す。なお、第3の半導体領域及び第4の半導体領域は、それぞれゲッタリング工程の加熱により結晶性化されており、また、n型不純物領域406、407中に含まれるドナー型元素は活性化されている。
Next, the first semiconductor region is heated, and the catalyst element contained in the first semiconductor region is moved to the n-
次に、フォトリソグラフィ工程により、図4(D)に示すように、第3のマスク421、422を形成する。第3のマスク421は、後にnチャネル型TFTとなるチャネル形成領域411及びn型不純物領域413の全部を覆っている。一方、第3のマスク422は、後にpチャネル型TFTとなるチャネル形成領域412の一部又は全部を覆っている。このとき、第3のマスク422は、後に形成されるpチャネル型TFTのチャネル長よりも狭いことが好ましい。
Next, as shown in FIG. 4D,
次に、n型不純物領域414及びチャネル形成領域412の露出部に、アクセプター元素を添加し、p型不純物領域424を形成する。このとき、n型不純物領域414の2〜10倍の濃度となるようにアクセプター型元素を添加することにより、p型不純物領域を形成することができる。
Next, an acceptor element is added to the exposed portions of the n-
次に、第3のマスク421、422を除去した後、n型不純物領域414及びp型不純物領域424を加熱して、不純物元素を活性化する。加熱の方法としては、加熱源としてガスやハロゲンランプ、電子ビームを用いた、Rapid Thermal Annealing(RTA)、ファーネスアニール等を適宜用いることができる。ここでは、RTAを用い、675℃で3分加熱する。
Next, after the
次に、図4(D)に示すように、実施形態1と同様に、第3の導電膜331、332を形成する。この後、チャネル形成領域411、412の一部をエッチングしてもよい。次に、第3の導電膜331、332及びチャネル形成領域411、412の表面上に、パッシベーション膜140、144を成膜することが好ましい。
Next, as shown in FIG. 4D, third
以上の工程により、同一基板上にnチャネル型TFTとpチャネル型TFTとを形成することができる。本実施形態で形成されるTFTを用いることにより実施形態1と同様の効果を得ることができる。更には、実施形態3と比較して、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 TFT and a p-channel TFT can be formed over the same substrate. By using the TFT formed in this embodiment, the same effect as in
(実施形態5)
本実施形態においては、実施形態2を用いてゲッタリング工程を行った結晶性半導体膜を用いてnチャネルTFTとpチャネルTFTとを同一基板に形成する工程を図5を用いて形成する。
(Embodiment 5)
In the present embodiment, a step of forming an n-channel TFT and a p-channel TFT on the same substrate using the crystalline semiconductor film subjected to the gettering step using Embodiment Mode 2 is formed using FIG.
実施形態1の工程にしたがって、基板101上にゲート電極301(第1の導電膜301aと第2の導電膜301bとからなる。)、302(第1の導電膜302aと第2の導電膜302bとからなる。)を形成する。次に、実施形態2の工程にしたがって第1の結晶性半導体膜と、希ガス元素を有する第2の半導体膜を形成する。次に、第1の結晶性半導体膜及び第2の半導体膜を実施形態1と同様の手法により加熱して、図5(A)の矢印で示すように、第1の結晶性半導体膜に含まれる触媒元素を第2の半導体膜に移動させて、触媒元素をゲッタリングする。触媒元素がゲッタリングされた第1の結晶性半導体膜を第2の結晶性半導体膜501と示す。また、ゲッタリング後の金属触媒が移動した第2の半導体膜も同様に結晶化されているため、第3の結晶性半導体膜502と示す。
In accordance with the steps of
次に、図5(B)に示すように、第3の結晶性半導体膜502をエッチングした後、第2の結晶性半導体膜501表面に数nmの絶縁膜を成膜する。次に、フォトリソグラフィ工程により、第1のマスクを形成して第2の結晶性半導体膜をエッチングして第1の半導体領域511、512を形成する。次に、フォトリソグラフィ工程により第2のマスク513、514を形成する。第2のマスク513は、後にnチャネル型TFTのチャネル形成領域となる部分を覆っている。一方、第2のマスク514は、後にpチャネル型TFTとなる第1の半導体領域512の全部を覆っている。次に、第1の半導体領域511の露出部にドナー型元素を添加する。このとき、ドナー型元素が添加された領域をn型不純物領域516と示す。また、第2のマスク513に覆われた領域はチャネル形成領域517として機能する。
Next, as shown in FIG. 5B, after the third
次に、第2のマスク513、514をエッチングした後、新たに第3のマスク521、522を形成する。第3のマスク521は、後にnチャネル型TFTとなるチャネル形成領域411及びn型不純物領域413の全部を覆っている。一方、第3のマスク422は、後にpチャネル型TFTのチャネル形成領域となる領域を覆う。
Next, after the
次に、半導体領域512の露出部に、アクセプター元素を添加し、p型不純物領域524を形成する。また、第3のマスク522に覆われた領域はチャネル形成領域525として機能する。つぎに、第3のマスク521、522を除去した後、n型不純物領域516及びp型不純物領域524を加熱して、不純物元素を活性化する。加熱の方法としては、加熱源としてガスやハロゲンランプ、電子ビームを用いた、Rapid Thermal Annealing(RTA)、ファーネスアニール等を適宜用いることができる。
Next, an acceptor element is added to the exposed portion of the
次に、図5(D)に示すように、実施形態1と同様に、第3の導電膜331、332を形成する。この後、チャネル形成領域517、525の一部をエッチングしてもよい。次に、第3の導電膜331、332及びチャネル形成領域517、525の表面上に、パッシベーション膜140、144を成膜することが好ましい。
Next, as illustrated in FIG. 5D, third
以上の工程により、同一基板上にnチャネル型TFTとpチャネル型TFTとを形成することができる。本実施形態で形成されるTFTを用いることにより実施形態1と同様の効果を得ることができる。
Through the above steps, an n-channel TFT and a p-channel TFT can be formed over the same substrate. By using the TFT formed in this embodiment, the same effect as in
(実施形態6)
本実施形態では実施形態3の変形例を用いて、nチャネルTFTとpチャネルTFTとを同一基板に形成する工程を、図6を用いて形成する。
(Embodiment 6)
In this embodiment, a process of forming an n-channel TFT and a p-channel TFT on the same substrate using a modification of the third embodiment is formed using FIG.
実施形態3にしたがって、図6(A)に示すように、触媒元素及びドナー型元素を有する第3の半導体領域313、314及び第4の半導体領域311、312を形成する。次に、図6(B)に示すように、第1のマスク321を形成した後、第3の半導体領域314にアクセプター型元素を添加してp型不純物領域601を形成する。このとき、n型不純物領域314の2〜10倍の濃度となるようにアクセプター型元素を添加することにより、p型不純物領域を形成することができる。また、アクセプター型元素としてボロンを用いた場合、分子半径が小さいため、第3の半導体領域313、314より深いところまで添加される。このため、添加条件によっては、第4の半導体領域311、312の上部にボロンが添加される。この後、第3の半導体領域313及びp型不純物領域601を加熱して、アクセプター型元素及びドナー型元素を活性化する。
According to Embodiment 3, as shown in FIG. 6A,
次に、実施形態3にしたがって第3の導電膜331、332を形成する。次に、第3の導電膜331、332をマスクとして、第3の半導体領域313及びp型不純物領域601の露出部をエッチングして、図6(D)に示すようなソース領域及びドレイン領域343、622、及びチャネル形成領域として機能する第5の半導体領域341、611を形成することができる。この後、第3の導電膜331、332及びチャネル形成領域341、611の表面上に、パッシベーション膜140、144を成膜することが好ましい。
Next, third
以上の工程により、同一基板上にnチャネル型TFTとpチャネル型TFTとを形成することができる。本実施形態で形成されるTFTを用いることにより実施形態1と同様の効果を得ることができる。
Through the above steps, an n-channel TFT and a p-channel TFT can be formed over the same substrate. By using the TFT formed in this embodiment, the same effect as in
(実施形態7)
本実施形態では、上記実施形態において、ゲート電極とソース電極及びドレイン電極との端部の位置関係、即ちゲート電極の幅とチャネル長の大きさの関係について、図7及び図8を用いて説明する。
(Embodiment 7)
In this embodiment, the positional relationship between the end portions of the gate electrode, the source electrode, and the drain electrode, that is, the relationship between the width of the gate electrode and the size of the channel length in the above embodiment will be described with reference to FIGS. To do.
図7(A)は、ゲート電極102上をソース電極及びドレイン電極の端部がz1だけ重なっている。ここでは、ゲート電極102と、ソース電極及びドレイン電極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、ゲート電極の幅y1がチャネル長x1よりも大きい。オーバーラップ領域の幅z1は、(y1−x1)/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、ソース電極及びドレイン電極と、半導体領域との間に、図9(B)で示すようなn+領域134aとn−領域134b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. 7A, the end portions of the source electrode and the drain electrode overlap each other on the
図7(B)は、ゲート電極102の端部と、ソース電極及びドレイン電極の端部が一致している。即ち、ゲート電極の幅y2とチャネル長x2とが等しい。
In FIG. 7B, the end portion of the
図7(C)は、ゲート電極102とソース電極及びドレイン電極の端部とがz3だけ離れている。ここでは、ここでは、ゲート電極102と、ソース電極及びドレイン電極とが離れている領域をオフセット領域と呼ぶ。即ち、ゲート電極の幅y3がチャネル長x3よりも小さい。オフセット領域の幅z3は、(x3−y3)/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. 7C, the
図8(A)は、ゲート電極の幅y4は、チャネル長x4よりも大きい。また、ゲート電極102の第1の端部とソース電極又はドレイン電極の一方の端部とが一致し、ゲート電極102の第2の端部とソース電極又はドレイン電極の他方の端部とがz4だけ重なっている。オーバーラップ領域の幅z4は、(y4−x4)で表される。
In FIG. 8A, the width y4 of the gate electrode is larger than the channel length x4. In addition, the first end portion of the
図8(B)は、ゲート電極の幅y5は、チャネル長x5よりも小さい。また、ゲート電極102の第1の端部とソース電極又はドレイン電極の一方の端部とが一致し、ゲート電極102の第2の端部とソース電極又はドレイン電極の他方の端部とがz5だけ離れている。オフセット領域の幅z5は、(x5−y5)で表される。ゲート電極102の第1の端部と端部が一致する電極をソース電極とし、オフセット領域を有する電極をドレイン電極とすることで、ドレイン電極付近での電界緩和が可能となる。
In FIG. 8B, the width y5 of the gate electrode is smaller than the channel length x5. In addition, the first end portion of the
図8(C)は、ゲート電極102の第1の端部とソース電極又はドレイン電極の一方の端部とがz6だけ重なり、ゲート電極102の第2の端部とソース電極又はドレイン電極の他方の端部とがz7だけ離れている。ゲート電極102オーバーラップ領域を有する電極をソース電極とし、オフセット領域を有する電極をドレイン電極とすることで、ドレイン電極付近での電界緩和が可能となる。
In FIG. 8C, the first end portion of the
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。マルチゲート構造の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 a semiconductor region covers a plurality of gate electrodes may be used. A multi-gate TFT can also reduce off-state current.
(実施形態8)
上記実施形態1乃至3、及び6において、ドナー型元素が含まれる半導体膜を、図25に示すように、低濃度のドナー型元素が含まれる半導体膜145、及び高濃度のドナー型元素が含まれる半導体膜142の2層構造としても良い。このような積層構造にすることにより、図25に示すように、LDD領域145を有するTFTを形成することが可能となる。この結果、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TFTを形成することが可能となる。
(Embodiment 8)
In
(実施形態9)
上記実施形態において、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及びドレイン電極を示したが、この構造に限定されない。図26(A)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95〜135度を有する端部であってもよい。また、ソース電極とチャネル形成領域表面との角度をθ1、ドレイン電極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 9)
In the above-described embodiment, the source electrode and the drain electrode having end portions perpendicular to the surface of the channel formation region are shown; As shown in FIG. 26 (A), it may be an end portion that is larger than 90 degrees and smaller than 180 degrees, preferably 95 to 135 degrees with respect to the surface of the channel formation region. Further, if the angle between the source electrode and the channel formation region surface is θ1, and the angle between the drain electrode 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.
一方、図26(B)に示すように、チャネル形成領域表面に対して0度より大きく、90度未満、好ましくは45〜85度を有する端部であってもよい。また、ソース電極とチャネル形成領域表面との角度をθ3、ドレイン電極とチャネル形成領域表面との角度をθ4とすると、θ3とθ4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、ウエットエッチング法により形成することが可能である。 On the other hand, as shown in FIG. 26 (B), it may be an end portion that is larger than 0 degree and smaller than 90 degrees, preferably 45 to 85 degrees with respect to the channel formation region surface. Further, if the angle between the source electrode and the channel formation region surface is θ3, and the angle between the drain electrode and the channel formation region surface is θ4, θ3 and θ4 may be equal. It may be different. The source electrode and the drain electrode having such a shape can be formed by a wet etching method.
(実施形態10)
本実施形態では、上記実施形態に適応可能な半導体膜の結晶化工程を図22及び図23を用いて説明する。図22(A)に示すように半導体膜106上に絶縁膜で形成されるマスク2701を形成し、選択的に触媒元素層2705を形成して、半導体膜の結晶化を行っても良い。半導体膜を加熱すると、図22(B)の矢印で示すように、触媒元素層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する。なお、触媒元素層2705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。
(Embodiment 10)
In this embodiment, a semiconductor film crystallization process applicable to the above embodiment will be described with reference to FIGS. As shown in FIG. 22A, a semiconductor film may be crystallized by forming a
また、図23(A)に示すように、マスクを用いず、液滴吐出法により選択的に触媒元素層2805を形成して、上記結晶化を行ってもよい。図23(B)は、図23(A)の上面図である。また、図23(D)は、図23(C)の上面図である。半導体膜の結晶化を行うと図23(C)及び図23(D)に示すように、触媒元素層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する。ここでも、触媒元素層2705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2807が残存する。
Alternatively, as shown in FIG. 23A, the crystallization may be performed by selectively forming the
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TFTを形成することができる。 Thus, crystal growth in a direction parallel to the substrate is referred to as lateral growth or lateral growth. Since large crystal grains can be formed by lateral growth, a TFT having higher mobility can be formed.
本実施例では、アクティブマトリクス基板及びそれを有する表示装置の作製方法について図11〜図14、及び図16を用いて説明する。本実施例では、表示装置として液晶表示装置を用いて説明する。図14及び図16は、アクティブマトリクス基板における平面図であり、駆動回路部A−A’、及び画素部B−B’に対応する縦断面構造を図11〜13に模式的に示す。 In this embodiment, a method for manufacturing an active matrix substrate and a display device having the active matrix substrate will be described with reference to FIGS. In this embodiment, a liquid crystal display device is used as a display device. FIGS. 14 and 16 are plan views of the active matrix substrate. FIGS. 11 to 13 schematically show the longitudinal cross-sectional structures corresponding to the drive circuit portion A-A ′ and the pixel portion B-B ′.
まず、基板800上に膜厚50〜100nmの、アルミニウムを主成分とする第1の導電層を成膜する。ここでは、基板800にガラス基板を用い、その表面上に第1の導電層として、アルミニウムを主成分とし、炭素とチタンを含む膜をスパッタリング法により膜厚50nmになるように成膜する。
First, a first conductive layer containing aluminum as a main component and having a thickness of 50 to 100 nm is formed over the
次に、第1の導電層上に膜厚50〜100nmの第2の導電層を成膜する。ここでは、第2の導電層として、膜厚50nmの窒化チタン膜をスパッタリング法により成膜する。 Next, a second conductive layer with a thickness of 50 to 100 nm is formed over the first conductive layer. Here, a titanium nitride film with a thickness of 50 nm is formed as the second conductive layer by a sputtering method.
次に、図11(A)に示すように、第1のフォトマスクを用いて、第1の導電層及び第2の導電層をエッチングしてゲート電極801〜803(各々、第1の導電膜801a〜803aと第2の導電膜801b〜803bとからなる。)を形成する。ここでは、ドライエッチング法により第1の導電層及び第2の導電層をエッチングする。なお、第2の導電膜801b〜803bは、アルミニウムを主成分とする第1の導電膜801a〜803aのヒロックの発生を抑制する保護膜(キャップ膜)として機能する。
Next, as illustrated in FIG. 11A, the first conductive layer and the second conductive layer are etched using the first photomask to form
次に、基板800及びゲート電極801〜803の表面上に、第1の絶縁膜805及び第2の絶縁膜806を形成する。ここでは、第1の絶縁膜805として、膜厚50nmの窒化珪素膜を、第2の絶縁膜806として、膜厚100nmの酸化窒化珪素膜(SiOxNy(x>y))を、CVD法により積層させて形成する。なお、第1の絶縁膜805及び第2の絶縁膜806は、ゲート絶縁膜として機能する。また、このとき、第1の絶縁膜805及び第2の絶縁膜806は、大気に解放せず原料ガスの切り替えのみで連続成膜することが好ましい。
Next, a first
次に、第1の絶縁膜上に、膜厚10〜100nmの非晶質半導体膜807を形成する。ここでは、膜厚100nmのアモルファスシリコン膜をCVD法により成膜する。次に、非晶質半導体膜807の表面上に、触媒元素を含む溶液808を塗布する。ここでは、100ppmのニッケル触媒を含む溶液をスピンコーティング法により塗布する。次に、非晶質半導体膜807を加熱して、図11(B)に示すように結晶性半導体膜811を形成する。なお、結晶性半導体膜811には触媒元素が含まれる。本実施例では、RTAを用い、650℃で6分加熱してニッケルを含む結晶性シリコン膜を形成する。次に、後のTFTのチャネル領域となる領域にp型またはn型の不純物元素を低濃度に添加するチャネルドープ工程を全面または選択的に行う。
Next, an
次に、触媒元素を含む結晶性半導体膜811の表面上に、膜厚100nmのドナー型元素を含む半導体膜812を成膜する。ここでは、シランガスと、0.5vol%フォスフィンガス(流量比:シラン/フォスフィン=10/17)とを用いて、リンを有するアモルファスシリコン膜を成膜する。
Next, a
次に、結晶性半導体膜811及びドナー型元素を含む半導体膜812を加熱して、触媒元素をゲッタリングするとともに、ドナー型元素を活性化する。本実施例では、RTAを用い、650℃で6分加熱して、触媒元素を含む結晶性半導体膜811中の触媒元素を、ドナー型元素を含む半導体膜812へ移動させる。このようにして形成された、触媒元素の濃度が低減された結晶性半導体膜を図11(C)の813で示す。また、触媒元素が移動した、ドナー型元素を含む半導体膜も加熱により結晶性半導体膜となる。即ち、触媒元素及びドナー型元素を含む結晶性半導体膜814となる。本実施例では、ニッケル及びリンを含む結晶性シリコン膜となる。
Next, the
次に、結晶性半導体膜813、並びに触媒元素及びドナー型元素を含む結晶性半導体膜814を、第2のフォトマスクを用いて所望の形状にエッチングする。エッチングされた結晶性半導体膜813を第1の半導体領域821〜823、エッチングされた触媒元素及びドナー型元素を含む結晶性半導体膜を第2の半導体領域824〜826と以下示す。
Next, the
次に、駆動回路において、一部のTFTのゲート電極とソース電極又はドレイン電極とを接続させるために、第3のフォトマスクを用いて第1の絶縁膜805、第2の絶縁膜806の一部をエッチングして、図16に示すようなコンタクトホール850を形成する。
Next, in the driver circuit, one of the first insulating
次に、図12(B)に示すように、基板上に形成された第2の絶縁膜806上に画素電極として機能する第3の導電層を成膜する。第3の導電層の材料としては、透光性を有する導電膜、又は反射性を有する導電膜が挙げられる。透光性を有する導電膜の材料としては、インジウムスズ酸化物(ITO)、酸化亜鉛、酸化インジウム酸化亜鉛(IZO)、ガリウムを添加した酸化亜鉛(GZO)、酸化珪素を含むインジウムスズ酸化物(ITSO)等が挙げられる。また、反射性を有する導電膜の材料としては、アルミニウム(Al)、チタン(Ti)、銀(Ag)、タンタル(Ta)などの金属、又は該金属と化学量論的組成比以下の濃度で窒素を含む金属材料、若しくは該金属の窒化物である窒化チタン、窒化タンタル、若しくは1〜20原子%のニッケルを含むアルミニウムなどが挙げられる。次に、第3の導電層を所望の形状にエッチングして、第3の導電膜851を形成する。第3の導電膜851の形成方法としては、スパッタリング法、蒸着法、CVD法、塗布法等を適宜用いる。本実施例では、膜厚110nmの酸化珪素を含むインジウムスズ酸化物(ITSO)を成膜し、所望の形状にエッチングして第3の導電膜851を形成する。
Next, as illustrated in FIG. 12B, a third conductive layer functioning as a pixel electrode is formed over the second
次に、第1の半導体領域821〜823、第2の半導体領域824〜826、第2の絶縁膜806、及び第3の導電膜851に接するように、膜厚100〜300nmの第4の導電層を成膜する。ここでは、膜厚200nmのモリブデン膜をスパッタリング法により成膜する。次に、第4のフォトマスクを用いて、第4の導電層を所望の形状にエッチングして、第4の導電膜830〜835を形成する。本実施例では、リン酸、酢酸、及び硝酸(混酸)を含む溶液を用いてウエットエッチング法によりモリブデン膜をエッチングし、第4の導電膜830〜835を形成する。なお、第4の導電膜830〜835はソース電極及びドレイン電極として機能する。
Next, a fourth conductive film with a thickness of 100 to 300 nm is in contact with the
次に、第4の導電膜830〜835をマスクとして第2の半導体領域824〜826をエッチングしてソース領域及びドレイン領域836〜839を形成する。このとき、第1の半導体領域821〜823の一部もエッチングされる。エッチングされた第1の半導体領域(第3の半導体領域)840〜842は、チャネル形成領域として機能する。
Next, the
次に、図12(C)に示すように、第2の絶縁膜806、第4の導電膜830〜835、及び第3の半導体領域840〜842の表面に接して第3の絶縁膜852及び第4の絶縁膜853を形成する。本実施例では、第3の絶縁膜852として、水素を含む膜厚150nmの酸化窒化珪素膜をCVD法により形成する。また、第4の絶縁膜として、膜厚200nmの窒化珪素膜をCVD法により成膜する。なお、窒化珪素膜は、外部からの不純物をブロッキングする保護膜として機能する。
Next, as illustrated in FIG. 12C, the third
次に、図示しないが接続端子部の配線上に形成された窒化珪素膜及び酸化窒化珪素膜をエッチングして、外部端子と接続するよう配線表面を露出する。 Next, although not shown, the silicon nitride film and the silicon oxynitride film formed on the wiring in the connection terminal portion are etched to expose the wiring surface so as to be connected to the external terminal.
次に、第3の半導体領域840〜842を加熱して水素化する。ここでは、窒素雰囲気で410℃1時間の加熱を行うことで、第3の絶縁膜852に含まれる水素が第3の半導体領域840〜842に添加され、水素化される。
Next, the
なお、図12(C)の画素部の縦断面構造B−B’の平面構造を図14に示すので同時に参照する。 Note that the planar structure of the vertical cross-sectional structure B-B ′ of the pixel portion in FIG. 12C is shown in FIG.
以上の工程により、nチャネル型TFT861、862で形成される駆動回路と、ダブルゲート803を有するnチャネルTFT863を有する画素部とで構成される、液晶表示装置のアクティブマトリクス基板を形成することができる。本実施例では、nチャネルTFTで駆動回路が形成されているため、pチャネルTFTを形成する必要がなく、工程数を削減することが可能である。
Through the above steps, an active matrix substrate of a liquid crystal display device including a driver circuit formed using n-
次に、図13に示すように、第4の絶縁膜853を覆うように印刷法やスピンコート法を用いて絶縁膜を成膜し、ラビングを行って配向膜871を形成する。なお、斜方蒸着法により配向膜871を形成することで、低温で形成することが可能であり、耐熱性の低いプラスチック上に配向膜を形成することが可能である。
Next, as illustrated in FIG. 13, an insulating film is formed by a printing method or a spin coating method so as to cover the fourth insulating
対向基板872上に第2の画素電極(対向電極)873及び配向膜874を形成する。次に、対向基板872上に閉ループ状のシール材を形成する。このとき、シール材は画素部の周辺の領域に液滴吐出法を用いて形成する。次に、ディスペンサ式(滴下式)により、シール材で形成された閉ループ内側に、液晶材料を滴下する。
A second pixel electrode (counter electrode) 873 and an
シール材には、フィラーが混入されていてもよく、さらに、対向基板872にはカラーフィルタや遮蔽膜(ブラックマトリクス)などが形成されていても良い。
A filler may be mixed in the sealing material, and a color filter, a shielding film (black matrix), or the like may be formed on the
次に、真空中で、配向膜874及び第2の画素電極(対向電極)873が設けられた対向基板872とアクティブマトリクス基板とを貼り合わせ、紫外線硬化を行って、液晶材料が充填された液晶層875を形成する。なお、液晶層875を形成する方法として、ディスペンサ式(滴下式)の代わりに、対向基板を貼り合わせてから毛細管現象を用いて液晶材料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。
Next, the
以上の工程により液晶表示パネルを作製することができる。なお、静電破壊防止のための保護回路、代表的にはダイオードなどを、接続端子とソース配線(ゲート配線)の間または画素部に設けてもよい。この場合、上記したTFTと同様の工程で作製し、画素部のゲート配線層とダイオードのドレイン又はソース配線層とを接続することにより、ダイオードとして動作させることができる。 Through the above process, a liquid crystal display panel can be manufactured. Note that a protection circuit for preventing electrostatic breakdown, typically a diode or the like, may be provided between the connection terminal and the source wiring (gate wiring) or in the pixel portion. In this case, the TFT can be manufactured in the same process as the above-described TFT, and can be operated as a diode by connecting the gate wiring layer of the pixel portion and the drain or source wiring layer of the diode.
以上の工程により液晶表示装置を形成することができる。なお、実施形態1乃至実施形態10のいずれをも本実施例に適応することができる。
Through the above process, a liquid crystal display device can be formed. Note that any of
本実施例では、本発明の半導体装置の一形態に相当する液晶表示装置パネルの外観について、図15を用いて説明する。図15(A)は、第1の基板1600と、第2の基板1604との間を第1のシール材1605及び第2のシール材1606によって封止されたパネルの上面図であり、図15(B)は、図15(A)のA−A’、及びB−B’それぞれにおける断面図に相当する。また、第1の基板1600に、実施例1で形成されたアクティブマトリクス基板を用いることが可能である。
In this embodiment, the appearance of a liquid crystal display device panel, which is one embodiment of the semiconductor device of the present invention, will be described with reference to FIG. FIG. 15A is a top view of a panel in which a space between the
図15(A)において、点線で示された1602は画素部、1603は走査線駆動回路である。また、実線で示された1601は信号線(ゲート線)駆動回路である。本実施例において、画素部1602、及び走査線駆動回路1603は第1のシール材及び第2のシール材で封止されている領域内にある。また、1601は信号線(ソース線)駆動回路であり、チップ状の信号線駆動回路が第1基板1600上に設けられている。
In FIG. 15A, 1602 indicated by a dotted line is a pixel portion, and 1603 is a scanning line driver circuit.
また、1600は第1の基板、1604は第2の基板、1605及び1606はそれぞれ、密閉空間の間隔を保持するためのギャップ材が含有されている第1のシール材及び第2のシール材である。第1の基板1600と第2の基板1604とは第1のシール材1605及び第2のシール材1606によって封止されており、それらの間には液晶材料が充填されている。
次に、断面構造について図15(B)を用いて説明する。第1の基板1600上には駆動回路及び画素部が形成されており、TFTを代表とする半導体素子を複数有している。第2の基板1604表面には、カラーフィルター1621が設けられている。駆動回路として走査線駆動回路1603と画素部1602とを示す。なお、走査線駆動回路1603はnチャネル型TFT1612とpチャネル型TFT1613とを組み合わせたCMOS回路が形成される。なお、実施例1と同様に、単チャネルTFTによって駆動回路を形成しても良い。
Next, a cross-sectional structure is described with reference to FIG. A driver circuit and a pixel portion are formed over the
本実施例においては、同一基板上に走査線駆動回路、及び画素部のTFTが形成されている。このため、表示装置の容積を縮小することができる。 In this embodiment, the scanning line driving circuit and the TFT of the pixel portion are formed on the same substrate. For this reason, the volume of the display device can be reduced.
画素部1602には、複数の画素が形成されており、各画素には液晶素子1615が形成されている。液晶素子1615は、第1の電極1616、第2の電極1618及びその間に充填されている液晶材料1619が重なっている部分である。液晶素子1615が有する第1の電極1616は、配線1617を介してTFT1611と電気的に接続されている。ここでは、配線1617を形成した後、第1の電極1615を形成しているが、実施例1に示すように第1の電極1616を形成した後、配線1617を形成してもよい。液晶素子1615の第2の電極1618は、第2の基板1604側に形成される。また、各画素電極表面には配向膜1630、1631が形成されている。
A plurality of pixels are formed in the
1622は柱状のスペーサであり、第1の電極1616と第2の電極1618との間の距離(セルギャップ)を制御するために設けられている。絶縁膜を所望の形状にエッチングして形成されている。なお、球状スペーサを用いていても良い。信号線駆動回路1601または画素部1602に与えられる各種信号及び電位は、接続配線1623を介して、FPC1609から供給されている。なお、接続配線1623とFPCとは、異方性導電膜又は異方性導電樹脂1627で電気的に接続されている。なお、異方性導電膜又は異方性導電樹脂の代わりに半田等の導電性ペーストを用いてもよい。
図示しないが、第1の基板1600及び第2の基板1604の一方又は両方の表面には、接着剤によって偏光板が固定されている。なお、偏光板には位相差板を設けた円偏光板又は楕円偏光板を用いてもよい。
Although not illustrated, a polarizing plate is fixed to one or both surfaces of the
次に、アクティブマトリクス基板及びそれを有する表示装置の作製方法について図17〜図19を用いて説明する。本実施例では、表示装置として発光表示装置を用いて説明する。図19は、アクティブマトリクス基板の平面図であり、画素部のB−B’に対応する縦断面構造を図17、及び図18に模式的に示す。また、平面図は図示しないが、駆動回路の縦断面構造を図17、及び図18のA−A’に模式的に示す。 Next, a method for manufacturing an active matrix substrate and a display device having the active matrix substrate will be described with reference to FIGS. In this embodiment, a light-emitting display device is used as the display device. FIG. 19 is a plan view of the active matrix substrate, and a longitudinal sectional structure corresponding to B-B ′ of the pixel portion is schematically shown in FIGS. 17 and 18. Although not shown in a plan view, the longitudinal sectional structure of the drive circuit is schematically shown in A-A ′ of FIGS. 17 and 18.
図17(A)に示すように、実施例1と同様に基板900上に膜厚50〜100nmの第1の導電層、膜厚50〜100nmの第2の導電層を順に成膜した後、エッチングしてゲート電極901〜904(各々、第1の導電膜901a〜904aと第2の導電膜901b〜904bとからなる。)を形成する。
As shown in FIG. 17A, after the first conductive layer having a thickness of 50 to 100 nm and the second conductive layer having a thickness of 50 to 100 nm are sequentially formed over the
次に、基板900及びゲート電極901〜904の表面上に、第1の絶縁膜905、及び第2の絶縁膜906を形成する。
Next, a first
次に、第1の絶縁膜上に、膜厚10〜100nmの非晶質半導体膜を形成し、非晶質半導体膜表面上に、触媒元素を含む溶液を塗布する。次に、非晶質半導体膜を加熱して結晶性半導体膜を形成する。なお、結晶性半導体膜には触媒元素が含まれる。次に、後のTFTのチャネル領域となる領域にp型またはn型の不純物元素を低濃度に添加するチャネルドープ工程を全面または選択的に行う。 Next, an amorphous semiconductor film with a thickness of 10 to 100 nm is formed over the first insulating film, and a solution containing a catalytic element is applied over the surface of the amorphous semiconductor film. Next, the amorphous semiconductor film is heated to form a crystalline semiconductor film. Note that the crystalline semiconductor film contains a catalytic element. Next, a channel doping step of adding a p-type or n-type impurity element at a low concentration to a region to be a channel region of the subsequent TFT is performed over the entire surface or selectively.
次に、触媒元素を含む結晶性半導体膜907表面上に、膜厚100nmのドナー型元素を含む半導体膜908を成膜する。次に、結晶性半導体膜及びドナー型元素を含む半導体膜812を加熱して、触媒元素をゲッタリングするとともに、ドナー型元素を活性化する。即ち、触媒元素を含む結晶性半導体膜907中の触媒元素を、ドナー型元素を含む半導体膜へ移動させる。このときの触媒元素濃度が低減された結晶性半導体膜を図17(A)の907で示す。また、触媒元素が移動した、ドナー型元素を含む半導体膜も加熱により結晶性半導体膜となる。即ち、触媒元素及びドナー型元素を含む結晶性半導体膜となる。これを、図17(A)の908で示す。
Next, a
次に、触媒元素及びドナー型元素を含む結晶性半導体膜907及び結晶性半導体膜908とを、第2のフォトマスクを用いて所望の形状にエッチングする。このときのエッチングされた触媒元素及びドナー型元素を含む結晶性半導体膜908を第1の半導体領域915〜918、エッチングされた結晶性半導体膜907を第2の半導体領域911〜914と示す。
Next, the
次に、図17(C)に示すように、第3のフォトマスクを用いて第1のマスク920〜923を形成する。第1のマスク920は、第1の半導体領域915及び第2の半導体領域911全体を覆う。また、第1のマスク921は第1の半導体領域917及び第2の半導体領域913全体を覆う。これらの半導体領域は、後にnチャネル型TFTとして機能する。また、第1のマスク922、923は、それぞれ第1の半導体領域916、918の一部を覆う。このとき、第1のマスク922、923は、後に形成されるTFTのチャネル長よりも狭いことが好ましい。なお、第1の半導体領域916、918及びそれらに覆われる第2の半導体領域912、914は、後にpチャネルTFTとして機能する。
Next, as illustrated in FIG. 17C,
次に、第1の半導体領域912、914の露出部にアクセプター元素を添加し、p型不純物領域925、926、928、930を形成する。このとき第1のマスク922、923に覆われる領域は、n型不純物領域927、923として残存する。
Next, an acceptor element is added to the exposed portions of the
次に、第1のマスク920〜923を除去した後、第1の半導体領域915、917及びアクセプター型元素が添加された第1の半導体領域916、918を加熱して、不純物元素を活性化する。ここでは、550度で1時間加熱する。
Next, after the
以上の工程により、nチャネル型TFT952、pチャネル型TFT953で形成される駆動回路と、nチャネル型TFTで形成されるスイッチングTFT954、pチャネル型TFTで形成されるドライバーTFT955を有する画素部とで構成される、発光表示装置のアクティブマトリクス基板を形成することができる。
Through the above steps, the pixel circuit includes a driver circuit formed of an n-
次に、第3の導電層を形成する。第3の導電層としては、反射導電膜と透明導電膜を積層して成膜する。ここでは、窒化チタン膜と酸化珪素を含むインジウムスズ酸化物(ITSO)とをスパッタリング法で積層する。次に、第4のフォトマスクを用いて第3の導電層をエッチングして画素電極として機能する第3の導電膜951を形成する。
Next, a third conductive layer is formed. The third conductive layer is formed by stacking a reflective conductive film and a transparent conductive film. Here, a titanium nitride film and indium tin oxide containing silicon oxide (ITSO) are stacked by a sputtering method. Next, the third conductive layer is etched using the fourth photomask to form a third
次に、図示しないが第5のフォトマスクを用いて、図19のゲート電極904の表面に形成される第1の絶縁膜905、906の一部をエッチングして、コンタクトホール909を形成すると共に、ゲート電極904の一部を露出する。
Next, a part of the first insulating
次に、図18(A)に示すように、実施例1と同様に、第4の導電層を成膜した後、第6のフォトマスクを用いて所望の形状にエッチングして、第4の導電膜931〜938を形成する。第4の導電膜936はゲート電極904と接続する。なお、第4の導電膜931〜938はソース電極及びドレイン電極として機能する。
Next, as shown in FIG. 18A, as in Example 1, after the fourth conductive layer is formed, the fourth conductive layer is etched into a desired shape using a sixth photomask.
次に、第4の導電膜931〜938をマスクとして第1の半導体領域をエッチングしてソース領域及びドレイン領域941〜948を形成する。このとき、第2の半導体領域の一部もエッチングされる。エッチングされた第2の半導体領域である第3の半導体領域は、チャネル形成領域として機能する。
Next, the first semiconductor region is etched using the fourth
次に、図12(C)に示すように、第3の導電膜、第4の導電膜、及び第3の半導体領域の表面上に第3の絶縁膜852及び第4の絶縁膜853を形成する。ここでは、第4の絶縁膜として水素を含む膜厚150nmの酸化窒化珪素膜をCVD法により形成する。また、第5の絶縁膜として膜厚200nmの窒化珪素膜を、CVD法により成膜する。なお、窒化珪素膜は、外部からの不純物をブロッキングする保護膜として機能する。
Next, as illustrated in FIG. 12C, a third
次に、第3の半導体領域を加熱して水素化する。ここでは、窒素雰囲気で410℃1時間の加熱を行うことで、第3の絶縁膜に含まれる水素が第3の半導体領域に添加され、水素化される。 Next, the third semiconductor region is heated and hydrogenated. Here, by heating at 410 ° C. for 1 hour in a nitrogen atmosphere, hydrogen contained in the third insulating film is added to the third semiconductor region and hydrogenated.
次に、全面に第5の絶縁膜を成膜した後、第7のフォトマスクを用いて第5の絶縁膜、第4の絶縁膜、及び第3の絶縁膜をエッチングして、それぞれ第5の絶縁層961、第4の絶縁層966、第3の絶縁層965を形成する。第3の絶縁層乃至第5の絶縁層を形成する場合、第1の画素電極951と、接続端子部が露出するように加工する。
Next, after a fifth insulating film is formed over the entire surface, the fifth insulating film, the fourth insulating film, and the third insulating film are etched using a seventh photomask, and the fifth insulating film is etched. The insulating
第5の絶縁膜の材料としては、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、酸窒化アルミニウム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)などの耐熱性高分子、又はシリカガラスに代表されるシロキサンポリマー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ポリマー、アルキルシロキサンポリマー、アルキルシルセスキオキサンポリマー、水素化シルセスキオキサンポリマー、水素化アルキルシルセスキオキサンポリマーに代表される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ポリマー系の絶縁材料を用いることができる。形成方法としては、CVD法、塗布法、印刷法等公知の手法を用いて形成する。なお、塗布法で形成することにより、第2の絶縁層の表面を平坦化することが可能である。なお、第5の絶縁層として、黒色顔料、色素などの可視光を吸収する材料を溶解又は分散させてなる有機材料を用いることで、後に形成される発光素子の迷光の吸収が第5の絶縁層に吸収され、各画素のコントラスト向上が可能である。また、第5の絶縁層として、感光性の材料を用いて形成すると、その側面は曲率半径が連続的に変化する形状となり、上層の薄膜が段切れせずに形成されるため好ましい。ここでは、塗布法によりアクリル樹脂を塗布し焼成して、第5の絶縁膜を形成する。 As a material for the fifth insulating film, silicon oxide, silicon nitride, silicon oxynitride, aluminum oxide, aluminum nitride, aluminum oxynitride and other inorganic insulating materials, acrylic acid, methacrylic acid and derivatives thereof, or polyimide ( Among the compounds consisting of silicon, oxygen and hydrogen formed from a heat-resistant polymer such as polyimide, aromatic polyamide, polybenzimidazole, or a siloxane polymer material typified by silica glass, Si— Hydrogen on silicon typified by inorganic siloxane polymer containing O-Si bond, alkylsiloxane polymer, alkylsilsesquioxane polymer, hydrogenated silsesquioxane polymer, hydrogenated alkylsilsesquioxane polymer is methyl or phenyl. It may be an organic siloxane polymer based insulating material which is substituted by an organic group such as. As a forming method, a known method such as a CVD method, a coating method, or a printing method is used. Note that the surface of the second insulating layer can be planarized by being formed by a coating method. Note that by using an organic material in which a material that absorbs visible light, such as a black pigment or a dye, is used as the fifth insulating layer, stray light absorption of a light-emitting element to be formed later can be prevented from occurring in the fifth insulating layer. It is absorbed by the layer, and the contrast of each pixel can be improved. Further, it is preferable to form the fifth insulating layer using a photosensitive material because the side surface has a shape in which the radius of curvature continuously changes and the upper thin film is formed without being cut off. Here, the fifth insulating film is formed by applying and baking an acrylic resin by a coating method.
以上の工程により、発光表示装置のアクティブマトリクス基板を形成することができる。 Through the above steps, an active matrix substrate of a light-emitting display device can be formed.
次に、蒸着法、塗布法、液滴吐出法などにより、第3の導電膜951の表面及び第5の絶縁層961の端部上に電界発光層963を形成する。次に、電界発光層963上に、第2の画素電極として機能する第5の導電膜964を形成する。ここでは、酸化珪素を含むインジウムスズ酸化物(ITSO)をスパッタリング法により成膜する。この結果、第3の導電膜、電界発光層、及び第5の導電膜により発光素子を形成することができる。発光素子を構成する導電膜及び、電界発光層の各材料は適宜選択し、各膜厚も調整する。
Next, an
なお、電界発光層963を形成する前に、大気圧中で200〜350℃の熱処理を行い第5の絶縁層961中若しくはその表面に吸着している水分を除去する。また、減圧下で200〜400℃、好ましくは250〜350℃に熱処理を行い、そのまま大気に晒さずに電界発光層963を真空蒸着法や、大気圧下又は減圧下の液滴吐出法、更には塗布法等で形成することが好ましい。
Note that before the
電界発光層963は、有機化合物又は無機化合物を含む電荷注入輸送物質及び発光材料で形成し、その分子数から低分子系有機化合物、中分子系有機化合物(昇華性を有さず、連鎖する分子の長さが10μm以下の有機化合物、代表的にはデンドリマー、オリゴマー等が挙げられる。)、高分子系有機化合物から選ばれた一種又は複数種の層を含み、電子注入輸送性又は正孔注入輸送性の無機化合物と組み合わせても良い。
The
発光層は、発光波長帯の異なる発光層を画素毎に形成して、カラー表示を行う構成としても良い。典型的には、R(赤)、G(緑)、B(青)の各色に対応した発光層を形成する。この場合にも、画素の光放射側にその発光波長帯の光を透過するフィルター(着色層)を設けた構成とすることで、色純度の向上や、画素部の鏡面化(映り込み)の防止を図ることができる。フィルター(着色層)を設けることで、従来必要であるとされていた円偏光版などを省略することが可能となり、発光層から放射される光の損失を無くすことができる。さらに、斜方から画素部(表示画面)を見た場合に起こる色調の変化を低減することができる。 The light emitting layer may be configured to perform color display by forming light emitting layers having different emission wavelength bands for each pixel. Typically, a light emitting layer corresponding to each color of R (red), G (green), and B (blue) is formed. In this case as well, by providing a filter (colored layer) that transmits light in the emission wavelength band on the light emission side of the pixel, the color purity is improved and the pixel portion is mirrored (reflected). Prevention can be achieved. By providing the filter (colored layer), it is possible to omit a circularly polarized plate that has been considered necessary in the past, and it is possible to eliminate the loss of light emitted from the light emitting layer. Furthermore, a change in color tone that occurs when the pixel portion (display screen) is viewed obliquely can be reduced.
一方、高分子系有機発光材料は低分子系に比べて物理的強度が高く、素子の耐久性が高い。また塗布により成膜することが可能であるので、素子の作製が比較的容易である。高分子系有機発光材料を用いた発光素子の構造は、低分子系有機発光材料を用いたときと基本的には同じであり、基板側から順に陰極、電界発光層、陽極となる。しかし、高分子系有機発光材料を用いた電界発光層を形成する際には、低分子系有機発光材料を用いたときのような積層構造を形成させることは難しく、多くの場合2層構造となる。具体的には、基板側から順に陰極、電界発光層、正孔輸送層、陽極という構造である。 On the other hand, the high molecular organic light emitting material has higher physical strength than the low molecular weight material, and the durability of the device is high. In addition, since the film can be formed by coating, the device can be manufactured relatively easily. The structure of the light emitting element using the high molecular weight organic light emitting material is basically the same as that when the low molecular weight organic light emitting material is used, and the cathode, the electroluminescent layer, and the anode are sequentially formed from the substrate side. However, when forming an electroluminescent layer using a high molecular weight organic light emitting material, it is difficult to form a laminated structure as in the case of using a low molecular weight organic light emitting material. Become. Specifically, the structure is a cathode, an electroluminescent layer, a hole transport layer, and an anode in order from the substrate side.
発光色は、発光層を形成する材料で決まるため、これらを選択することで所望の発光を示す発光素子を形成することができる。発光層の形成に用いることができる高分子系の発光材料は、ポリパラフェニレンビニレン系、ポリパラフェニレン系、ポリチオフェン系、ポリフルオレン系が挙げられる。 Since the light emission color is determined by the material for forming the light emitting layer, a light emitting element exhibiting desired light emission can be formed by selecting these materials. Examples of the polymer light emitting material that can be used for forming the light emitting layer include polyparaphenylene vinylene, polyparaphenylene, polythiophene, and polyfluorene.
なお、正孔輸送性の高分子系有機発光材料を、陽極と発光性の高分子系有機発光材料の間に挟んで形成すると、陽極からの正孔注入性を向上させることができる。一般にアクセプター材料と共に水に溶解させたものをスピンコート法などで塗布する。また、有機溶媒には不溶であるため、上述した発光性の発光材料との積層が可能である。 Note that when a hole-transporting polymer-based organic light-emitting material is sandwiched between an anode and a light-emitting polymer-based organic light-emitting material, hole injection properties from the anode can be improved. In general, an acceptor material dissolved in water is applied by spin coating or the like. In addition, since it is insoluble in an organic solvent, it can be stacked with the above-described light-emitting material.
また、発光層は単色又は白色の発光を呈する構成とすることができる。白色発光材料を用いる場合には、画素の光放射側に特定の波長の光を透過するフィルター(着色層)を設けた構成としてカラー表示を可能にすることができる。 The light emitting layer can be configured to emit monochromatic or white light. In the case of using a white light emitting material, color display can be made possible by providing a filter (colored layer) that transmits light of a specific wavelength on the light emission side of the pixel.
白色に発光する発光層を形成するには、例えば、Alq3、部分的に赤色発光色素であるナイルレッドをドープしたAlq3、Alq3、p−EtTAZ、TPD(芳香族ジアミン)を蒸着法により順次積層することで白色を得ることができる。また、スピンコートを用いた塗布法により発光層を形成する場合には、塗布した後、真空加熱で焼成することが好ましい。 To form a light emitting layer that emits white light, for example, Alq 3, Alq 3, Alq 3 doped with Nile Red which is partly red light emitting pigment, p-EtTAZ, by TPD (aromatic diamine) evaporation A white color can be obtained by sequentially laminating. Moreover, when forming a light emitting layer by the apply | coating method using spin coating, after apply | coating, it is preferable to bake by vacuum heating.
発光層は単層で形成することもでき、ホール輸送性のポリビニルカルバゾール(PVK)に電子輸送性の1,3,4−オキサジアゾール誘導体(PBD)を分散させてもよい。また、30wt%のPBDを電子輸送剤として分散し、4種類の色素(TPB、クマリン6、DCM1、ナイルレッド)を適当量分散することで白色発光が得られる。ここで示した白色発光が得られる発光素子の他にも、発光層の材料を適宜選択することによって、赤色発光、緑色発光、または青色発光が得られる発光素子を作製することができる。 The light emitting layer can also be formed as a single layer, and an electron transporting 1,3,4-oxadiazole derivative (PBD) may be dispersed in hole transporting polyvinyl carbazole (PVK). Further, white light emission can be obtained by dispersing 30 wt% PBD as an electron transporting agent and dispersing an appropriate amount of four kinds of dyes (TPB, coumarin 6, DCM1, Nile red). In addition to the light-emitting element that can emit white light as shown here, a light-emitting element that can obtain red light emission, green light emission, or blue light emission can be manufactured by appropriately selecting the material of the light-emitting layer.
なお、正孔輸送性の高分子系有機発光材料を、陽極と発光性の高分子系有機発光材料の間に挟んで形成すると、陽極からの正孔注入性を向上させることができる。一般にアクセプター材料と共に水に溶解させたものをスピンコート法などで塗布する。また、有機溶媒には不溶であるため、上述した発光性の有機発光材料との積層が可能である。 Note that when a hole-transporting polymer-based organic light-emitting material is sandwiched between an anode and a light-emitting polymer-based organic light-emitting material, hole injection properties from the anode can be improved. In general, an acceptor material dissolved in water is applied by spin coating or the like. In addition, since it is insoluble in an organic solvent, it can be stacked with the above-described light-emitting organic light-emitting material.
さらに、発光層は、一重項励起発光材料の他、金属錯体などを含む三重項励起材料を用いても良い。例えば、赤色の発光性の画素、緑色の発光性の画素及び青色の発光性の画素のうち、輝度半減時間が比較的短い赤色の発光性の画素を三重項励起発光材料で形成し、他を一重項励起発光材料で形成する。三重項励起発光材料は発光効率が良いので、同じ輝度を得るのに消費電力が少なくて済むという特徴がある。すなわち、赤色画素に適用した場合、発光素子に流す電流量が少なくて済むので、信頼性を向上させることができる。低消費電力化として、赤色の発光性の画素と緑色の発光性の画素とを三重項励起発光材料で形成し、青色の発光性の画素を一重項励起発光材料で形成しても良い。人間の視感度が高い緑色の発光素子も三重項励起発光材料で形成することで、より低消費電力化を図ることができる。 Furthermore, a triplet excitation material containing a metal complex or the like may be used for the light emitting layer in addition to a singlet excitation light emitting material. For example, among red light emitting pixels, green light emitting pixels, and blue light emitting pixels, a red light emitting pixel having a relatively short luminance half time is formed of a triplet excitation light emitting material, and the other A singlet excited luminescent material is used. The triplet excited luminescent material has a feature that the light emission efficiency is good, so that less power is required to obtain the same luminance. That is, when applied to a red pixel, the amount of current flowing through the light emitting element can be reduced, so that reliability can be improved. As a reduction in power consumption, a red light-emitting pixel and a green light-emitting pixel may be formed using a triplet excitation light-emitting material, and a blue light-emitting pixel may be formed using a singlet excitation light-emitting material. By forming a green light-emitting element having high human visibility with a triplet excited light-emitting material, power consumption can be further reduced.
三重項励起発光材料の一例としては、金属錯体をドーパントとして用いたものがあり、第3遷移系列元素である白金を中心金属とする金属錯体、イリジウムを中心金属とする金属錯体などが知られている。三重項励起発光材料としては、これらの化合物に限られることはなく、上記構造を有し、且つ中心金属に周期表の8〜10属に属する元素を有する化合物を用いることも可能である。 Examples of triplet excited luminescent materials include those using a metal complex as a dopant, and metal complexes having a third transition series element platinum as the central metal and metal complexes having iridium as the central metal are known. Yes. The triplet excited light-emitting material is not limited to these compounds, and a compound having the above structure and having an element belonging to group 8 to 10 in the periodic table as a central metal can also be used.
以上に掲げる電界発光層を形成する物質は一例であり、正孔注入輸送層、正孔輸送層、電子注入輸送層、電子輸送層、発光層、電子ブロック層、正孔ブロック層などの機能性の各層を適宜積層することで発光素子を形成することができる。また、これらの各層を合わせた混合層又は混合接合を形成しても良い。発光層の層構造は変化しうるものであり、特定の電子注入領域や発光領域を備えていない代わりに、もっぱらこの目的用の電極を備えたり、発光性の材料を分散させて備えたりする変形は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において許容されうるものである。 The substances forming the electroluminescent layer listed above are examples, and the functionality such as a hole injection transport layer, a hole transport layer, an electron injection transport layer, an electron transport layer, a light emitting layer, an electron block layer, a hole block layer, etc. A light emitting element can be formed by appropriately stacking these layers. Moreover, you may form the mixed layer or mixed junction which combined these each layer. The layer structure of the light-emitting layer can be changed, and instead of having a specific electron injection region or light-emitting region, it is possible to provide a modification with an electrode for this purpose or a dispersed light-emitting material. Can be permitted without departing from the spirit of the present invention.
次に、発光素子を覆って、水分の侵入を防ぐ透明保護層964を形成する。透明保護層964としては、スパッタ法またはCVD法により得られる窒化珪素膜、酸化珪素膜、酸化窒化珪素膜(SiNO膜(組成比N>O)またはSiON膜(組成比N<O))、炭素を主成分とする薄膜(例えばDLC膜、CN膜)などを用いることができる。
Next, a transparent
以上の工程により、発光表示パネルを作製することができる。なお、静電破壊防止のための保護回路、代表的にはダイオードなどを、接続端子とソース配線層(ゲート配線層)の間または画素部に設けてもよい。この場合、上記したTFTと同様の工程で作製し、画素部のゲート配線層とダイオードのドレイン配線層又はソース配線層とを接続することにより、ダイオードとして動作させることができる。 Through the above process, a light-emitting display panel can be manufactured. Note that a protective circuit for preventing electrostatic breakdown, typically a diode or the like, may be provided between the connection terminal and the source wiring layer (gate wiring layer) or in the pixel portion. In this case, the TFT can be manufactured in the same process as the above-described TFT, and can be operated as a diode by connecting the gate wiring layer of the pixel portion and the drain wiring layer or the source wiring layer of the diode.
なお、実施形態1乃至実施形態10のいずれをも本実施例に適応することができる。また、表示装置として実施例1及び実施例2において、液晶表示装置及び発光表示装置を例に挙げて説明したが、これに限られるものではなく、DMD(Digital Micromirror Device;デジタルマイクロミラーデバイス)、PDP(Plasma Display Panel;プラズマディスプレイパネル)、FED(Field Emission Display;フィールドエミッションディスプレイ)、電気泳動表示装置(電子ペーパー)等のアクティブ型表示パネルに、本発明を適宜適応することができる。
Note that any of
上記実施例において適用可能な発光素子の形態を、図21を用いて説明する。 A mode of a light-emitting element applicable in the above embodiment will be described with reference to FIGS.
図21(A)は、第1の画素電極11に、透光性を有し且つ仕事関数の大きい導電膜を用い、第2の画素電極17に、仕事関数の小さい導電膜を用いて形成した例である。第1の画素電極11を透光性の酸化物導電性材料で形成し、代表的には酸化珪素を1〜15原子%の濃度で含む酸化物導電性材料で形成している。その上に正孔注入層若しくは正孔輸送層41、発光層42、電子輸送層若しくは電子注入層43を積層した電界発光層16を設けている。第2の画素電極17は、LiFやMgAgなどアルカリ金属又はアルカリ土類金属を含む第1の電極層33とアルミニウムなどの金属材料で形成する第2の電極層34で形成している。この構造の画素は、図中の矢印で示したように第1の画素電極11側から光を放射することが可能となる。
In FIG. 21A, the
図21(B)は、第1の画素電極11に、仕事関数の大きい導電膜を用い、第2の画素電極17に、透光性を有し且つ仕事関数の小さい導電膜を用いて形成した例である。第1の画素電極11はアルミニウム、チタンなどの金属、又は該金属と化学量論的組成比以下の濃度で窒素を含む金属材料で形成する第1の電極層35と、酸化珪素を1〜15原子%の濃度で含む酸化物導電性材料で形成する第2の電極層32との積層構造で形成している。その上に正孔注入層若しくは正孔輸送層41、発光層42、電子輸送層若しくは電子注入層43を積層した電界発光層16を設けている。第2の画素電極17は、LiFやCaF2などのアルカリ金属又はアルカリ土類金属を含む第3の電極層33とアルミニウムなどの金属材料で形成する第4の電極層34で形成する。第2の電極のいずれの層をも100nm以下の厚さとして光を透過可能な状態としておくことで、図中の矢印で示したように第2の電極17から光を放射することが可能となる。
In FIG. 21B, the
図21(C)は、第1の画素電極11に、透光性を有し且つ仕事関数の小さい導電膜を用い、第2の画素電極17に、仕事関数の大きい導電膜を用いて形成した例である。電界発光層を電子輸送層若しくは電子注入層43、発光層42、正孔注入層若しくは正孔輸送層41の順に積層した構成を示している。第2の画素電極17は、電界発光層16側から酸化珪素を1〜15原子%の濃度で含む酸化物導電性材料で形成する第2の電極層32、アルミニウム、チタンなどの金属、又は該金属と化学量論的組成比以下の濃度で窒素を含む金属材料で形成する第1の電極層35の積層構造で形成している。第1の画素電極11は、LiFやCaF2などのアルカリ金属又はアルカリ土類金属を含む第3の電極層33とアルミニウムなどの金属材料で形成する第4の電極層34で形成するが、いずれの層も100nm以下の厚さとして光を透過可能な状態としておくことで、図中の矢印で示したように第1の画素電極11から光を放射することが可能となる。
In FIG. 21C, the
図21(D)は、第1の画素電極11に、仕事関数の小さい導電膜を用い、第2の画素電極17に、透光性を有し且つ仕事関数の大きい導電膜を用いて形成した例である。電界発光層を電子輸送層若しくは電子注入層43、発光層42、正孔注入層若しくは正孔輸送層41の順に積層した構成を示している。第1の画素電極11は図21(C)と同様な構成とし、膜厚は電界発光層で発光した光を反射可能な程度に厚く形成している。第2の画素電極17は、酸化珪素を1〜15原子%の濃度で含む酸化物導電性材料で構成している。この構造において、正孔注入層41を無機物である金属酸化物(代表的には酸化モリブデン若しくは酸化バナジウム)で形成することにより、第2の電極層32を形成する際に導入される酸素が供給されて正孔注入性が向上し、駆動電圧を低下させることができる。また、第2の画素電極17を、透光性を有する導電膜で形成することで、図中の矢印で示したように、第2の電極17から光を放射することが可能となる。
In FIG. 21D, the
図21(E)は、両方向、即ち第1の電極及び第2の電極から光を放射する例を示し、第1の画素電極11に、透光性を有し且つ仕事関数の大きい導電膜を用い、第2の画素電極17に、透光性を有し且つ仕事関数の小さい導電膜を用いる。代表的には、第1の画素電極11を、酸化珪素を1〜15原子%の濃度で含む酸化物導電性材料で形成し、第2の画素電極17を、それぞれ100nm以下の厚さのLiFやCaF2などのアルカリ金属又はアルカリ土類金属を含む第3の電極層33とアルミニウムなどの金属材料で形成する第4の電極層34で形成することで、図中の矢印で示したように、第1の画素電極11及び第2の電極17の両側から光を放射することが可能となる。
FIG. 21E illustrates an example in which light is emitted from both directions, that is, the first electrode and the second electrode. A conductive film having a light-transmitting property and a high work function is provided on the
図21(F)は、両方向、即ち第1の画素電極及び第2の画素電極から光を放射する例を示し、第1の画素電極11に、透光性を有し且つ仕事関数の小さい導電膜を用い、第2の画素電極17に、透光性を有し且つ仕事関数の大きい導電膜を用いる。代表的には、第1の画素電極11を、それぞれ100nm以下の厚さのLiFやCaF2などのアルカリ金属又はアルカリ土類金属を含む第3の電極層33とアルミニウムなどの金属材料で形成する第4の電極層34で形成し、第2の画素電極17を、酸化珪素を1〜15原子%の濃度で含む酸化物導電性材料で形成すればよい。
FIG. 21F illustrates an example in which light is emitted from both directions, that is, the first pixel electrode and the second pixel electrode, and the
このようなアクティブマトリクス型の発光装置は、画素密度が増えた場合、各画素にTFTが設けられているため低電圧駆動でき、有利であると考えられている。一方、一列毎にTFTが設けられるパッシブマトリクス型の発光装置を形成することもできる。パッシブマトリクス型の発光装置は、各画素にTFTが設けられていないため、高開口率となる。 Such an active matrix light-emitting device is considered to be advantageous because it can be driven at a low voltage because a TFT is provided in each pixel when the pixel density is increased. On the other hand, a passive matrix light-emitting device in which a TFT is provided for each column can be formed. A passive matrix light-emitting device has a high aperture ratio because a TFT is not provided for each pixel.
また、本発明の表示装置において、画面表示の駆動方法は特に限定されず、例えば、点順次駆動方法や線順次駆動方法や面順次駆動方法などを用いればよい。代表的には、線順次駆動方法とし、時分割階調駆動方法や面積階調駆動方法を適宜用いればよい。また、表示装置のソース線に入力する映像信号は、アナログ信号であってもよいし、デジタル信号であってもよく、適宜、映像信号に合わせて駆動回路などを設計すればよい。 In the display device of the present invention, the screen display driving method is not particularly limited. For example, a dot sequential driving method, a line sequential driving method, a surface sequential driving method, or the like may be used. Typically, a line sequential driving method is used, and a time-division gray scale driving method or an area gray scale driving method may be used as appropriate. The video signal input to the source line of the display device may be an analog signal or a digital signal, and a drive circuit or the like may be designed in accordance with the video signal as appropriate.
以上のように、多様な画素回路を採用することができる。 As described above, various pixel circuits can be employed.
本実施例では、表示パネルの一例として、発光表示パネルの外観について、図20を用いて説明する。図20(A)は、第1の基板と、第2の基板との間を第1のシール材1205及び第2のシール材1206によって封止されたパネルの上面図であり、図20(B)は、図20(A)のA−A’、B−B’それぞれにおける断面図に相当する。
In this embodiment, as an example of a display panel, the appearance of a light-emitting display panel will be described with reference to FIG. FIG. 20A is a top view of a panel in which a space between a first substrate and a second substrate is sealed with a
図20(A)において、点線で示された1202は画素部、1203は走査線(ゲート線)駆動回路である。本実施例において、画素部1202、及び走査線駆動回路1203は、第1のシール材及び第2のシール材で封止されている領域内にある。また、1201は信号線(ソース線)駆動回路であり、チップ状の信号線駆動回路が第1基板1200上に設けられている。第1のシール材としては、フィラーを含む粘性の高いエポキシ系樹脂を用いるのが好ましい。また、第2のシール材としては、粘性の低いエポキシ系樹脂を用いるのが好ましい。また、第1のシール材1205及び第2のシール材はできるだけ水分や酸素を透過しない材料であることが望ましい。
In FIG. 20A, 1202 indicated by a dotted line is a pixel portion, and 1203 is a scanning line (gate line) driving circuit. In this embodiment, the
また、画素部1202とシール材1205との間に、乾燥剤を設けてもよい。さらには、画素部において、走査線又は信号線上に乾燥剤を設けてもよい。乾燥剤としては、酸化カルシウム(CaO)や酸化バリウム(BaO)等のようなアルカリ土類金属の酸化物のような化学吸着によって水(H2O)を吸着する物質を用いるのが好ましい。但し、これに限らずゼオライトやシリカゲル等の物理吸着によって水を吸着する物質を用いても構わない。
Further, a desiccant may be provided between the
また、透湿性の高い樹脂に乾燥剤の粒状の物質を含ませた状態で第2の基板1204に固定することができる。また、透湿性の高い樹脂の代わりに、シロキサンポリマー、ポリイミド、PSG(リンガラス)、BPSG(リンボロンガラス)、等の無機物を用いてもよい。
In addition, the resin can be fixed to the
また、走査線と重畳する領域に乾燥剤を設けてもよい。更には、透湿性の高い樹脂に乾燥剤の粒状の物質を含ませた状態で第2の基板に固定してもよい。これらの乾燥剤を設けることにより、開口率を低下せずに表示素子への水分の侵入及びそれに起因する劣化を抑制することができる。このため、画素部1202の周辺部と中央部における発光素子の劣化のバラツキを抑えることが可能である。
Further, a desiccant may be provided in a region overlapping with the scanning line. Furthermore, you may fix to the 2nd board | substrate in the state which included the granular substance of the desiccant in resin with high moisture permeability. By providing these desiccants, it is possible to suppress the intrusion of moisture into the display element and the deterioration caused thereby without reducing the aperture ratio. For this reason, it is possible to suppress variations in deterioration of the light emitting elements in the peripheral portion and the central portion of the
なお、1210は、信号線駆動回路1201及び走査線駆動回路1203に入力される信号を伝送するための接続領域であり、外部入力端子となるFPC(フレキシブルプリント配線)1209から、接続配線1208を介してビデオ信号やクロック信号を受け取る。
Note that
次に、断面構造について図20(B)を用いて説明する。第1の基板1200上には駆動回路及び画素部が形成されており、TFTを代表とする半導体素子を複数有している。駆動回路として信号線駆動回路1201と画素部1202とを示す。なお、信号線駆動回路1201はnチャネル型TFT1221とpチャネル型TFT1222とを組み合わせたCMOS回路が形成される。
Next, a cross-sectional structure will be described with reference to FIG. A driver circuit and a pixel portion are formed over the
本実施例においては、同一基板上に走査線駆動回路、及び画素部のTFTが形成されている。このため、発光表示装置の容積を縮小することができる。 In this embodiment, the scanning line driving circuit and the TFT of the pixel portion are formed on the same substrate. For this reason, the volume of the light emitting display device can be reduced.
また、画素部1202はスイッチング用TFT1211と、駆動用TFT1212とそのドレインに電気的に接続された反射性を有する導電膜からなる第1の画素電極(陽極)1213を含む複数の画素により形成される。
The
また、第1の画素電極(陽極)1213の両端には絶縁物(バンク、隔壁、障壁、土手などと呼ばれる)1214が形成される。絶縁物1214に形成する膜の被覆率(カバレッジ)を良好なものとするため、絶縁物1214の上端部または下端部に曲率を有する曲面が形成されるようにする。また、絶縁物1214表面を、窒化アルミニウム膜、窒化酸化アルミニウム膜、炭素を主成分とする薄膜、または窒化珪素膜からなる保護膜で覆ってもよい。更には、絶縁物1214として、黒色顔料、色素などの可視光を吸収する材料を溶解又は分散させてなる有機材料を用いることで、後に形成される発光素子からの迷光を吸収することができる。この結果、各画素のコントラストが向上する。
In addition, insulators (called banks, partition walls, barriers, banks, or the like) 1214 are formed at both ends of the first pixel electrode (anode) 1213. In order to improve the coverage (coverage) of the film formed over the
また、第1の画素電極(陽極)1213上には、有機化合物材料の蒸着を行い、電界発光層1215を選択的に形成する。さらには、電界発光層1215上に第2の画素電極(陰極)を形成する。
Further, an organic compound material is deposited on the first pixel electrode (anode) 1213 to selectively form the
電界発光層1215は実施例3に示される構造を適宜用いることができる。
The structure shown in Embodiment 3 can be used as appropriate for the
こうして、第1の画素電極(陽極)1213、電界発光層1215、及び第2の画素電極(陰極)1216からなる発光素子1217が形成される。発光素子1217は、第2の基板1204側に発光する。
In this manner, a
また、発光素子1217を封止するために保護積層1218を形成する。保護積層は、第1の無機絶縁膜と、応力緩和膜と、第2の無機絶縁膜との積層からなっている。次に、保護積層1218と第2の基板1204とを、第1のシール材1205及び第2のシール材1206で接着する。なお、第2のシール材を、シール材を滴下する装置を用いて滴下することが好ましい。シール材をディスペンサから滴下、又は吐出させてシール材をアクティブマトリクス基板上に塗布した後、真空中で、第2の基板とアクティブマトリクス基板とを貼り合わせ、シール材の硬化を行って封止することができる。
In addition, a
なお、第2の基板1204表面には、外光が基板表面で反射するのを防止するための反射防止膜1226を設ける。また、第2の基板と反射防止膜との間に、偏光板、及び位相差板のいずれか一方又は両方を設けてもよい。位相差板、偏光板1225を設けることにより、外光が画素電極で反射することを防止することが可能である。なお、第1の画素電極1213及び第2の画素電極1216を、透光性を有する導電膜又は半透光性を有する導電膜で形成し、層間絶縁膜1214を可視光を吸収する材料、又は可視光を吸収する材料を溶解又は分散させてなる有機材料を用いて形成すると、各画素電極で外光が反射しないため、位相差板及び偏光板を用いなくとも良い。
Note that an
接続配線1208とFPC1209とは、異方性導電膜又は異方性導電樹脂1227で電気的に接続されている。さらに、各配線層と接続端子との接続部を封止樹脂で封止することが好ましい。この構造により、断面部からの水分が発光素子に侵入し、劣化することを防ぐことができる。
The
なお、第2の基板1204と、保護積層1218との間には、第2のシール材1206の代わりに、不活性ガス、例えば窒素ガスを充填した空間を有してもよい。水分や酸素の侵入の防止を高めることができる。
Note that a space filled with an inert gas such as nitrogen gas may be provided between the
また、第2の基板と偏光板1225の間に着色層を設けることができる。この場合、画素部に白色発光が可能な発光素子を設け、RGBを示す着色層を別途設けることでフルカラー表示することができる。また、画素部に青色発光が可能な発光素子を設け、色変換層などを別途設けることによってフルカラー表示することができる。さらには、各画素部、赤色、緑色、青色の発光を示す発光素子を形成し、且つ着色層を用いることもできる。このような表示モジュールは、各RBGの色純度が高く、高精細な表示が可能となる。 In addition, a colored layer can be provided between the second substrate and the polarizing plate 1225. In this case, a full color display can be performed by providing a light emitting element capable of emitting white light in the pixel portion and separately providing a colored layer showing RGB. Further, full color display can be performed by providing a light emitting element capable of emitting blue light in the pixel portion and separately providing a color conversion layer or the like. Furthermore, each pixel portion, a light emitting element that emits red, green, and blue light can be formed, and a colored layer can be used. Such a display module has high color purity of each RBG and enables high-definition display.
また、第1の基板1200又は第2の基板1204の一方、若しくは両方にフィルム又は樹脂等の基板を用いて発光表示モジュールを形成してもよい。このように対向基板を用いず封止すると、表示装置の軽量化、小型化、薄膜化を向上させることができる。
Alternatively, the light-emitting display module may be formed using one of the
更には、外部入力端子となるFPC(フレキシブルプリント配線)1209表面又は端部に、コントローラ、メモリ、画素駆動回路のようなICチップを設け発光表示モジュールを形成してもよい。 Further, an IC chip such as a controller, a memory, and a pixel driver circuit may be provided on the surface or end of an FPC (flexible printed wiring) 1209 that serves as an external input terminal to form a light emitting display module.
なお、実施形態1乃至実施形態10のいずれをも本実施例に適応することができる。また、表示モジュールとして液晶表示モジュール及び発光表示モジュールの例を示したが、これに限られるものではなく、DMD(Digital Micromirror Device;デジタルマイクロミラーデバイス)、PDP(Plasma Display Panel;プラズマディスプレイパネル)、FED(Field Emission Display;フィールドエミッションディスプレイ)、電気泳動表示装置(電子ペーパー)等の表示モジュールに適宜適応することができる。
Note that any of
上記実施例に示される表示装置を筺体に組み込んだ電子機器として、テレビジョン装置(単にTV、テレビ、又はテレビジョン受信機ともよぶ。)、カメラ(ビデオカメラやデジタルカメラ等)、ゴーグル型ディスプレイ、ナビゲーションシステム、音響再生装置(カーオーディオ、オーディオコンポ等)、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、携帯電話機、携帯型のゲーム機または電子書籍等)、記録媒体を備えた画像再生装置(具体的にはDVD(digital versatile disc)やHD DVD(High Definition DVD)、ブルーレイディスク(Blu―ray Disk)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)、その他表示部を有する電化製品などが挙げられる。電子機器の具体例を図24に示す。 As an electronic device in which the display device described in the above embodiment is incorporated in a housing, a television device (also simply referred to as a TV, a television, or a television receiver), a camera (such as a video camera or a digital camera), a goggle type display, Navigation system, sound playback device (car audio, audio component, etc.), computer, game machine, portable information terminal (mobile computer, mobile phone, portable game machine, electronic book, etc.), image playback device (including a recording medium) Specifically, DVD (digital versatile disc), HD DVD (High Definition DVD), Blu-ray Disc (Blu-ray Disc) and other recording media playback device that can display the image), other display Have part Such as electrical appliances and the like that. A specific example of the electronic device is illustrated in FIG.
図24(A)に示す携帯情報端末は、本体9201、表示部9202等を含んでいる。表示部9202は、実施形態1〜10、及び実施例1〜8で示すものを適用することができる。本発明の一である表示装置を用いることにより、高信頼性を有する携帯情報端末を安価に提供することができる。
A portable information terminal illustrated in FIG. 24A includes a
図24(B)に示すデジタルビデオカメラは、表示部9701、表示部9702等を含んでいる。表示部9701は、実施形態1〜10、及び実施例1〜8で示すものを適用することができる。本発明の一である表示装置を用いることにより、高信頼性を有するデジタルビデオカメラを安価に提供することができる。
A digital video camera shown in FIG. 24B includes a
図24(C)に示す携帯端末は、本体9101、表示部9102等を含んでいる。表示部9102は、実施形態1〜10、及び実施例1〜8で示すものを適用することができる。本発明の一である表示装置を用いることにより、高信頼性を有する携帯端末を安価に提供することができる。
A portable terminal illustrated in FIG. 24C includes a
図24(D)に示す携帯型のテレビジョン装置は、本体9301、表示部9302等を含んでいる。表示部9302は、実施形態1〜10、及び実施例1〜8で示すものを適用することができる。本発明の一である表示装置を用いることにより、高信頼性を有する携帯型のテレビジョン装置を安価に提供することができる。このようなテレビジョン装置は携帯電話機などの携帯端末に搭載する小型のものから、持ち運びをすることができる中型のもの、また、大型のもの(例えば40インチ以上)まで、幅広く適用することができる。
A portable television device shown in FIG. 24D includes a
図24(E)に示す携帯型のコンピュータは、本体9401、表示部9402等を含んでいる。表示部9402は、実施形態1〜10、及び実施例1〜8で示すものを適用することができる。本発明の一である表示装置を用いることにより、高信頼性を有する携帯型のコンピュータを安価に提供することができる。
A portable computer shown in FIG. 24E includes a
図24(F)に示すテレビジョン装置は、本体9501、表示部9502等を含んでいる。表示部9502は、実施形態1〜10、及び実施例1〜8で示すものを適用することができる。本発明の一である表示装置を用いることにより、高信頼性を有するテレビジョン装置を安価に提供することができる。
A television device illustrated in FIG. 24F includes a
上記に挙げた電子機器において、二次電池を用いているものは、消費電力を削減した分、電子機器の使用時間を長持ちさせることができ、二次電池を充電する手間を省くことができる。 Among the electronic devices listed above, those using a secondary battery can extend the usage time of the electronic device as much as power consumption is reduced, and can save the trouble of charging the secondary battery.
なお、上述した電子機器の他に、フロント型若しくはリア型のプロジェクターに用いることも可能である。 In addition to the electronic devices described above, the projector can be used for a front or rear projector.
以上の様に、本発明の適用範囲は極めて広く、あらゆる分野の電子機器に用いることが可能である。 As described above, the applicable range of the present invention is so wide that it can be used for electronic devices in various fields.
101 基板
102a 第1の導電膜
102b 第2の導電膜
102 ゲート電極
103 第1の絶縁膜
104 第2の絶縁膜
105 第1の半導体膜
106 触媒元素を有する層
111 第1の結晶性半導体膜
112 第2の半導体膜
121 第2の結晶性半導体膜
122 第3の結晶性半導体膜
131 第1の半導体領域
132 第2の半導体領域
133 第3の導電膜(ソース電極、ドレイン電極)
140 第3の絶縁膜
141 第3の半導体領域(チャネル形成領域)
142 ソース領域、ドレイン領域
144 第4の絶縁膜
101
140 Third insulating
142 Source region, drain
Claims (19)
前記第1の導電層上に当該第1の導電層と異なる材料からなる第2の導電層を形成し、
前記第1の導電層及び前記第2の導電層をパターニングしてゲート電極を形成し、
前記ゲート電極上にゲート絶縁膜を形成し、
前記ゲート絶縁膜上に第1の半導体膜を形成し、
前記第1の半導体膜に触媒元素を導入した後に加熱し、
前記第1の半導体膜上に第1の不純物元素を有する第2の半導体膜を形成した後に前記第1の半導体膜及び前記第2の半導体膜を加熱し、
前記第1の半導体膜及び前記第2の半導体膜をパターニングして島状の半導体領域を形成し、
前記島状の半導体領域上に第3の導電層を形成し、
前記第3の導電層をパターニングしてソース電極及びドレイン電極を形成し
前記島状の半導体領域において、前記ソース電極及び前記ドレイン電極をマスクとして前記第2の半導体膜をエッチングして、前記第1の半導体膜の一部を露出させるとともにソース領域及びドレイン領域を形成することを特徴とする半導体装置の作製方法。 Forming a first conductive layer mainly composed of aluminum on a substrate;
Forming a second conductive layer made of a material different from that of the first conductive layer on the first conductive layer;
Patterning the first conductive layer and the second conductive layer to form a gate electrode;
Forming a gate insulating film on the gate electrode;
Forming a first semiconductor film on the gate insulating film;
Heating after introducing a catalytic element into the first semiconductor film;
Forming a second semiconductor film having a first impurity element on the first semiconductor film, and then heating the first semiconductor film and the second semiconductor film;
Patterning the first semiconductor film and the second semiconductor film to form an island-shaped semiconductor region;
Forming a third conductive layer on the island-shaped semiconductor region;
A source electrode and a drain electrode are formed by patterning the third conductive layer, and the second semiconductor film is etched in the island-shaped semiconductor region using the source electrode and the drain electrode as a mask, A method for manufacturing a semiconductor device, comprising exposing a part of the semiconductor film and forming a source region and a drain region.
前記第1の導電層上に当該第1の導電層と異なる材料からなる第2の導電層を形成し、
前記第1の導電層及び前記第2の導電層をパターニングしてゲート電極を形成し、
前記ゲート電極上にゲート絶縁膜を形成し、
前記ゲート絶縁膜上に第1の半導体膜を形成し、
前記第1の半導体膜に触媒元素を導入した後に加熱し、
前記第1の半導体膜上に第1の不純物元素を有する第2の半導体膜を形成した後に前記第1の半導体膜及び前記第2の半導体膜を加熱し、
前記第1の半導体膜及び前記第2の半導体膜をパターニングして島状の半導体領域を形成し、
前記島状の半導体領域のうち、前記第2の半導体膜をエッチングしてソース領域及びドレイン領域を形成し、
前記ソース領域及び前記ドレイン領域上に接するソース電極及びドレイン電極を形成することを特徴とする半導体装置の作製方法。 Forming a first conductive layer mainly composed of aluminum on a substrate;
Forming a second conductive layer made of a material different from that of the first conductive layer on the first conductive layer;
Patterning the first conductive layer and the second conductive layer to form a gate electrode;
Forming a gate insulating film on the gate electrode;
Forming a first semiconductor film on the gate insulating film;
Heating after introducing a catalytic element into the first semiconductor film;
Forming a second semiconductor film having a first impurity element on the first semiconductor film and then heating the first semiconductor film and the second semiconductor film;
Patterning the first semiconductor film and the second semiconductor film to form an island-shaped semiconductor region;
Of the island-shaped semiconductor regions, the second semiconductor film is etched to form a source region and a drain region,
A method for manufacturing a semiconductor device, comprising forming a source electrode and a drain electrode in contact with the source region and the drain region.
前記第1の導電層上に当該第1の導電層と異なる材料からなる第2の導電層を形成し、
前記第1の導電層及び前記第2の導電層をパターニングしてゲート電極を形成し、
前記ゲート電極上にゲート絶縁膜を形成し、
前記ゲート絶縁膜上に第1の半導体膜を形成し、
前記第1の半導体膜に触媒元素を導入した後に加熱し、
前記第1の半導体膜上に希ガス元素を有する第2の半導体膜を形成した後に前記第1の半導体膜及び前記第2の半導体膜を加熱し、
前記第2の半導体膜を除去し、
前記第1の半導体膜上に導電性を有する第3の半導体膜を形成し、
前記第1の半導体膜及び前記第3の半導体膜をパターニングして島状の第1の半導体膜及び島状の第2の半導体膜を形成し、
前記島状の第2の半導体膜上に第3の導電層を形成し、
前記第3の導電層を一部エッチングしてソース電極及びドレイン電極を形成し
前記ソース電極及び前記ドレイン電極をマスクとして前記島状の第2の半導体膜をエッチングして、前記島状の第1の半導体膜の一部を露出させるとともにソース領域及びドレイン領域を形成することを特徴とする半導体装置の作製方法。 Forming a first conductive layer mainly composed of aluminum on a substrate;
Forming a second conductive layer made of a material different from that of the first conductive layer on the first conductive layer;
Patterning the first conductive layer and the second conductive layer to form a gate electrode;
Forming a gate insulating film on the gate electrode;
Forming a first semiconductor film on the gate insulating film;
Heating after introducing a catalytic element into the first semiconductor film;
Forming the second semiconductor film containing a rare gas element on the first semiconductor film, and then heating the first semiconductor film and the second semiconductor film,
Removing the second semiconductor film;
Forming a conductive third semiconductor film on the first semiconductor film;
Patterning the first semiconductor film and the third semiconductor film to form an island-shaped first semiconductor film and an island-shaped second semiconductor film;
Forming a third conductive layer on the island-shaped second semiconductor film;
The third conductive layer is partially etched to form a source electrode and a drain electrode, and the island-shaped second semiconductor film is etched using the source electrode and the drain electrode as a mask to form the island-shaped first A method for manufacturing a semiconductor device, comprising exposing a part of the semiconductor film and forming a source region and a drain region.
前記第1の導電層上に当該第1の導電層と異なる材料からなる第2の導電層を形成し、
前記第1の導電層及び前記第2の導電層をパターニングしてゲート電極を形成し、
前記ゲート電極上にゲート絶縁膜を形成し、
前記ゲート絶縁膜上に第1の半導体膜を形成し、
前記第1の半導体膜に触媒元素を導入した後に加熱し、
前記第1の半導体膜上に希ガス元素を有する第2の半導体膜を形成した後に前記第1の半導体膜及び前記第2の半導体膜を加熱し、
前記第2の半導体膜を除去し、
前記第1の半導体膜上に導電性を有する第3の半導体膜を形成し、
前記第1の半導体膜及び前記第3の半導体膜をパターニングして島状の半導体領域を形成し、
前記島状の半導体領域のうち、前記第3の半導体膜をエッチングしてソース領域及びドレイン領域を形成し、
前記ソース領域及び前記ドレイン領域上に接するソース電極及びドレイン電極を形成することを特徴とする半導体装置の作製方法。 Forming a first conductive layer mainly composed of aluminum on a substrate;
Forming a second conductive layer made of a material different from that of the first conductive layer on the first conductive layer;
Patterning the first conductive layer and the second conductive layer to form a gate electrode;
Forming a gate insulating film on the gate electrode;
Forming a first semiconductor film on the gate insulating film;
Heating after introducing a catalytic element into the first semiconductor film;
Forming the second semiconductor film containing a rare gas element on the first semiconductor film, and then heating the first semiconductor film and the second semiconductor film,
Removing the second semiconductor film;
Forming a conductive third semiconductor film on the first semiconductor film;
Patterning the first semiconductor film and the third semiconductor film to form an island-shaped semiconductor region;
Of the island-shaped semiconductor regions, the third semiconductor film is etched to form a source region and a drain region,
A method for manufacturing a semiconductor device, comprising forming a source electrode and a drain electrode in contact with the source region and the drain region.
前記第1の導電層上に当該第1の導電層と異なる材料からなる第2の導電層を形成し、
前記第1の導電層及び前記第2の導電層をパターニングして第1のゲート電極及び第2のゲート電極を形成し、
前記第1のゲート電極及び前記第2のゲート電極上にゲート絶縁膜を形成し、
前記ゲート絶縁膜上に第1の半導体膜を形成し、
前記第1の半導体膜に触媒元素を導入した後に加熱し、
前記第1の半導体膜上に第1の不純物元素を有する第2の半導体膜を形成した後、前記第1の半導体膜及び前記第2の半導体膜を加熱し、
前記第1の半導体膜及び前記第2の半導体膜をパターニングして、第1の島状の半導体領域及び第2の島状の半導体領域を形成し、
前記第1の島状の半導体領域を第1のマスクで覆い、かつ前記第2の島状の半導体領域の一部を第2のマスクで覆った後、第2の不純物元素を選択的に添加し、
前記第1のマスク及び前記第2のマスクを除去し、
前記第1の島状の半導体領域及び前記第2の島状の半導体領域上に第3の導電層を形成し、
前記第3の導電層をパターニングして、前記第1の島状の半導体領域の前記第2の半導体膜に接するソース電極及びドレイン電極、並びに前記第2の島状の半導体領域の前記第2の半導体膜に接するソース電極及びドレイン電極を形成し、
前記第1の島状の半導体領域の第2の半導体膜の露出部をエッチングして第1のソース領域及びドレイン領域を形成するとともに、前記第2の島状の半導体領域の第2の半導体膜の露出部をエッチングして第2のソース領域及びドレイン領域を形成することを特徴とする半導体装置の作製方法。 Forming a first conductive layer mainly composed of aluminum on a substrate;
Forming a second conductive layer made of a material different from that of the first conductive layer on the first conductive layer;
Patterning the first conductive layer and the second conductive layer to form a first gate electrode and a second gate electrode;
Forming a gate insulating film on the first gate electrode and the second gate electrode;
Forming a first semiconductor film on the gate insulating film;
Heating after introducing a catalytic element into the first semiconductor film;
Forming a second semiconductor film having a first impurity element over the first semiconductor film, and then heating the first semiconductor film and the second semiconductor film;
Patterning the first semiconductor film and the second semiconductor film to form a first island-shaped semiconductor region and a second island-shaped semiconductor region;
The first island-shaped semiconductor region is covered with a first mask, and a part of the second island-shaped semiconductor region is covered with a second mask, and then a second impurity element is selectively added. And
Removing the first mask and the second mask;
Forming a third conductive layer on the first island-shaped semiconductor region and the second island-shaped semiconductor region;
The third conductive layer is patterned to form a source electrode and a drain electrode in contact with the second semiconductor film in the first island-shaped semiconductor region, and the second island-shaped semiconductor region in the second island-shaped semiconductor region. Forming a source electrode and a drain electrode in contact with the semiconductor film;
The exposed portion of the second semiconductor film in the first island-shaped semiconductor region is etched to form a first source region and a drain region, and the second semiconductor film in the second island-shaped semiconductor region And a second source region and a drain region are formed by etching the exposed portion of the semiconductor device.
前記第1の導電層上に当該第1の導電層と異なる材料からなる第2の導電層を形成し、
前記第1の導電層及び前記第2の導電層をパターニングして第1のゲート電極及び第2のゲート電極を形成し、
前記第1のゲート電極及び前記第2のゲート電極上にゲート絶縁膜を形成し、
前記ゲート絶縁膜上に第1の半導体膜を形成し、
前記第1の半導体膜に触媒元素を導入した後に加熱し、
前記第1の半導体膜上に第1の不純物元素を有する第2の半導体膜を形成した後、前記第1の半導体膜及び前記第2の半導体膜を加熱し、
前記第1の半導体膜及び前記第2の半導体膜をパターニングして、第1の島状の半導体領域及び第2の島状の半導体領域を形成し、
前記第1の島状の半導体領域を第1のマスクで覆い、かつ前記第2の島状の半導体領域の一部を第2のマスクで覆った後、第2の不純物元素を選択的に添加し、
前記第1のマスク及び前記第2のマスクを除去し、
前記第1の島状の半導体領域のうち、前記第2の半導体膜をエッチングして第1のソース領域及び第1のドレイン領域を形成すると同時に、前記第2の島状の半導体領域のうち、前記第2の半導体膜をエッチングして第2のソース領域及び第2のドレイン領域を形成し、
前記第1のソース領域及び前記第1のドレイン領域上に接する第1のソース電極及び第1のドレイン電極を形成すると同時に、前記第2のソース領域及び前記第2のドレイン領域上に接する第2のソース電極及び第2のドレイン電極を形成することを特徴とする半導体装置の作製方法。 Forming a first conductive layer mainly composed of aluminum on a substrate;
Forming a second conductive layer made of a material different from that of the first conductive layer on the first conductive layer;
Patterning the first conductive layer and the second conductive layer to form a first gate electrode and a second gate electrode;
Forming a gate insulating film on the first gate electrode and the second gate electrode;
Forming a first semiconductor film on the gate insulating film;
Heating after introducing a catalytic element into the first semiconductor film;
Forming a second semiconductor film having a first impurity element over the first semiconductor film, and then heating the first semiconductor film and the second semiconductor film;
Patterning the first semiconductor film and the second semiconductor film to form a first island-shaped semiconductor region and a second island-shaped semiconductor region;
The first island-shaped semiconductor region is covered with a first mask, and a part of the second island-shaped semiconductor region is covered with a second mask, and then a second impurity element is selectively added. And
Removing the first mask and the second mask;
Among the first island-shaped semiconductor regions, the second semiconductor film is etched to form the first source region and the first drain region, and at the same time, among the second island-shaped semiconductor regions, Etching the second semiconductor film to form a second source region and a second drain region;
Forming a first source electrode and a first drain electrode in contact with the first source region and the first drain region, and a second in contact with the second source region and the second drain region; Forming a source electrode and a second drain electrode of the semiconductor device.
前記第1の導電層上に当該第1の導電層と異なる材料からなる第2の導電層を形成し、
前記第1の導電層及び前記第2の導電層をパターニングして第1のゲート電極及び第2のゲート電極を形成し、
前記第1のゲート電極及び前記第2のゲート電極上にゲート絶縁膜を形成し、
前記ゲート絶縁膜上に第1の半導体膜を形成し、
前記第1の半導体膜に触媒元素を導入した後に加熱し、
前記第1の半導体膜をパターニングして、第1の島状の半導体領域及び第2の島状の半導体領域を形成し、
前記第1の島状の半導体領域の一部を第1のマスクで覆い、かつ前記第2の島状の半導体領域の一部を第2のマスクで覆った後、第1の不純物元素を選択的に添加し、
前記第1のマスク及び前記第2のマスクを除去し、
前記第1の島状の半導体領域及び前記第2の島状の半導体領域を加熱し、
前記第1の島状の半導体領域を第3のマスクで覆い、かつ前記第2の島状の半導体領域の一部を第4のマスクで覆った後、第2の不純物元素を選択的に添加し、
前記第3のマスク及び前記第4のマスクを除去し、
前記第1の島状の半導体領域及び前記第2の島状の半導体領域上に第3の導電層を形成し、
前記第3の導電層をパターニングして、前記第1の島状の半導体領域に接するソース電極及びドレイン電極、並びに前記第2の島状の半導体領域に接するソース電極及びドレイン電極を形成することを特徴とする半導体装置の作製方法。 Forming a first conductive layer mainly composed of aluminum on a substrate;
Forming a second conductive layer made of a material different from that of the first conductive layer on the first conductive layer;
Patterning the first conductive layer and the second conductive layer to form a first gate electrode and a second gate electrode;
Forming a gate insulating film on the first gate electrode and the second gate electrode;
Forming a first semiconductor film on the gate insulating film;
Heating after introducing a catalytic element into the first semiconductor film;
Patterning the first semiconductor film to form a first island-shaped semiconductor region and a second island-shaped semiconductor region;
A part of the first island-shaped semiconductor region is covered with a first mask, and a part of the second island-like semiconductor region is covered with a second mask, and then the first impurity element is selected. Added
Removing the first mask and the second mask;
Heating the first island-shaped semiconductor region and the second island-shaped semiconductor region;
The first island-shaped semiconductor region is covered with a third mask, and a part of the second island-shaped semiconductor region is covered with a fourth mask, and then a second impurity element is selectively added. And
Removing the third mask and the fourth mask;
Forming a third conductive layer on the first island-shaped semiconductor region and the second island-shaped semiconductor region;
Patterning the third conductive layer to form a source electrode and a drain electrode in contact with the first island-shaped semiconductor region, and a source electrode and a drain electrode in contact with the second island-shaped semiconductor region; A method for manufacturing a semiconductor device.
前記第1の導電層上に当該第1の導電層と異なる材料からなる第2の導電層を形成し、
前記第1の導電層及び前記第2の導電層をパターニングして第1のゲート電極及び第2のゲート電極を形成し、
前記第1のゲート電極及び前記第2のゲート電極上にゲート絶縁膜を形成し、
前記ゲート絶縁膜上に第1の半導体膜を形成し、
前記第1の半導体膜に触媒元素を導入した後に加熱し、
前記第1の半導体膜上に希ガス元素を有する第2の半導体膜を形成し、
前記第1の半導体膜及び前記第2の半導体膜を加熱し、
前記第2の半導体膜を除去し、
前記第1の半導体膜をパターニングして、第1の島状の半導体領域及び第2の島状の半導体領域を形成し、
前記第1の島状の半導体領域の一部を第1のマスクで覆い、かつ前記第2の島状の半導体領域を第2のマスクで覆った後、第1の不純物元素を選択的に添加し、
前記第1のマスク及び前記第2のマスクを除去し、
前記第1の島状の半導体領域を第3のマスクで覆い、かつ前記第2の島状の半導体領域の一部を第4のマスクで覆った後、第2の不純物元素を選択的に添加し、
前記第3のマスク及び前記第4のマスクを除去し、
前記第1の島状の半導体領域及び前記第2の島状の半導体領域上に第3の導電層を形成し、
前記第3の導電層をパターニングして、前記第1の島状の半導体領域に接するソース電極及びドレイン電極、並びに前記第2の島状の半導体領域に接するソース電極及びドレイン電極を形成することを特徴とする半導体装置の作製方法。 Forming a first conductive layer mainly composed of aluminum on a substrate;
Forming a second conductive layer made of a material different from that of the first conductive layer on the first conductive layer;
Patterning the first conductive layer and the second conductive layer to form a first gate electrode and a second gate electrode;
Forming a gate insulating film on the first gate electrode and the second gate electrode;
Forming a first semiconductor film on the gate insulating film;
Heating after introducing a catalytic element into the first semiconductor film;
Forming a second semiconductor film containing a rare gas element on the first semiconductor film;
Heating the first semiconductor film and the second semiconductor film;
Removing the second semiconductor film;
Patterning the first semiconductor film to form a first island-shaped semiconductor region and a second island-shaped semiconductor region;
A portion of the first island-shaped semiconductor region is covered with a first mask, and the second island-shaped semiconductor region is covered with a second mask, and then a first impurity element is selectively added. And
Removing the first mask and the second mask;
The first island-shaped semiconductor region is covered with a third mask, and a part of the second island-shaped semiconductor region is covered with a fourth mask, and then a second impurity element is selectively added. And
Removing the third mask and the fourth mask;
Forming a third conductive layer on the first island-shaped semiconductor region and the second island-shaped semiconductor region;
Patterning the third conductive layer to form a source electrode and a drain electrode in contact with the first island-shaped semiconductor region, and a source electrode and a drain electrode in contact with the second island-shaped semiconductor region; A method for manufacturing a semiconductor device.
前記第1の導電層上に当該第1の導電層と異なる材料からなる第2の導電層を形成し、
前記第1の導電層及び前記第2の導電層をパターニングして第1のゲート電極及び第2のゲート電極を形成し、
前記第1のゲート電極及び前記第2のゲート電極上にゲート絶縁膜を形成し、
前記ゲート絶縁膜上に第1の半導体膜を形成し、
前記第1の半導体膜に触媒元素を導入した後に加熱し、
前記第1の半導体膜上に第1の不純物元素を有する第2の半導体膜を形成した後、前記第1の半導体膜及び前記第2の半導体膜を加熱し、
前記第1の半導体膜及び前記第2の半導体膜をパターニングして、第1の島状の半導体領域及び第2の島状の半導体領域を形成し、
前記第1の島状の半導体領域をマスクで覆った後、前記第2の島状の半導体領域に第2の不純物元素を添加し、
前記マスクを除去し、
前記第1の島状の半導体領域及び前記第2の島状の半導体領域上に第3の導電層を形成し、
前記第3の導電層をパターニングして、前記第1の島状の半導体領域の前記第2の半導体膜に接するソース電極及びドレイン電極、並びに前記第2の島状の半導体領域の前記第2の半導体膜に接するソース電極及びドレイン電極を形成し、
前記第1の島状の半導体領域の前記第2の半導体膜の露出部、及び前記第1の島状の半導体領域の第2の半導体膜の露出部をエッチングしてソース領域及びドレイン領域を形成することを特徴とする半導体装置の作製方法。 Forming a first conductive layer mainly composed of aluminum on a substrate;
Forming a second conductive layer made of a material different from that of the first conductive layer on the first conductive layer;
Patterning the first conductive layer and the second conductive layer to form a first gate electrode and a second gate electrode;
Forming a gate insulating film on the first gate electrode and the second gate electrode;
Forming a first semiconductor film on the gate insulating film;
Heating after introducing a catalytic element into the first semiconductor film;
Forming a second semiconductor film having a first impurity element over the first semiconductor film, and then heating the first semiconductor film and the second semiconductor film;
Patterning the first semiconductor film and the second semiconductor film to form a first island-shaped semiconductor region and a second island-shaped semiconductor region;
After covering the first island-shaped semiconductor region with a mask, a second impurity element is added to the second island-shaped semiconductor region;
Removing the mask,
Forming a third conductive layer on the first island-shaped semiconductor region and the second island-shaped semiconductor region;
The third conductive layer is patterned to form a source electrode and a drain electrode in contact with the second semiconductor film of the first island-shaped semiconductor region, and the second island-shaped semiconductor region of the second island-shaped semiconductor region. Forming a source electrode and a drain electrode in contact with the semiconductor film;
A source region and a drain region are formed by etching the exposed portion of the second semiconductor film in the first island-shaped semiconductor region and the exposed portion of the second semiconductor film in the first island-shaped semiconductor region. A method for manufacturing a semiconductor device.
前記第1の導電層上に当該第1の導電層と異なる材料からなる第2の導電層を形成し、
前記第1の導電層及び前記第2の導電層をパターニングして第1のゲート電極及び第2のゲート電極を形成し、
前記第1のゲート電極及び前記第2のゲート電極上にゲート絶縁膜を形成し、
前記ゲート絶縁膜上に第1の半導体膜を形成し、
前記第1の半導体膜に触媒元素を導入した後に加熱し、
前記第1の半導体膜上に第1の不純物元素を有する第2の半導体膜を形成した後、前記第1の半導体膜及び前記第2の半導体膜を加熱し、
前記第1の半導体膜及び前記第2の半導体膜をパターニングして、第1の島状の半導体領域及び第2の島状の半導体領域を形成し、
前記第1の島状の半導体領域をマスクで覆った後、前記第2の島状の半導体領域に第2の不純物元素を添加し、
前記マスクを除去し、
前記第1の島状の半導体領域のうち、前記第2の半導体膜をエッチングして第1のソース領域及び第1のドレイン領域を形成すると同時に、前記第2の島状の半導体領域のうち、前記第2の半導体膜をエッチングして第2のソース領域及び第2のドレイン領域を形成し、
前記第1のソース領域及び前記第1のドレイン領域上に接する第1のソース電極及び第1のドレイン電極を形成すると同時に、前記第2のソース領域及び前記第2のドレイン領域上に接する第2のソース電極及び第2のドレイン電極を形成することを特徴とする半導体装置の作製方法。 Forming a first conductive layer mainly composed of aluminum on a substrate;
Forming a second conductive layer made of a material different from that of the first conductive layer on the first conductive layer;
Patterning the first conductive layer and the second conductive layer to form a first gate electrode and a second gate electrode;
Forming a gate insulating film on the first gate electrode and the second gate electrode;
Forming a first semiconductor film on the gate insulating film;
Heating after introducing a catalytic element into the first semiconductor film;
Forming a second semiconductor film having a first impurity element over the first semiconductor film, and then heating the first semiconductor film and the second semiconductor film;
Patterning the first semiconductor film and the second semiconductor film to form a first island-shaped semiconductor region and a second island-shaped semiconductor region;
After covering the first island-shaped semiconductor region with a mask, a second impurity element is added to the second island-shaped semiconductor region;
Removing the mask,
Among the first island-shaped semiconductor regions, the second semiconductor film is etched to form the first source region and the first drain region, and at the same time, among the second island-shaped semiconductor regions, Etching the second semiconductor film to form a second source region and a second drain region;
Forming a first source electrode and a first drain electrode in contact with the first source region and the first drain region, and a second in contact with the second source region and the second drain region; Forming a source electrode and a second drain electrode of the semiconductor device.
A liquid crystal television having a semiconductor device manufactured according to any one of claims 1 to 17.
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