JP2007042723A - Silicon film manufacturing method, thin-film semiconductor device manufacturing method, and electronic equipment - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a manufacturing technique for reducing the number of steps required for forming a semiconductor film. <P>SOLUTION: The silicon film manufacturing method utilizing a liquid process includes a first step for applying a liquid material (12) containing a silicon atom on a substrate (10), a second step for forming a silicon film (14) to a part irradiated with a laser beam by locally emitting the laser beam to the liquid material applied in the first step, and a third step for removing the liquid material at the part not irradiated with the laser beam in the second step. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、シリコン膜の製造方法及びこの製造方法を含んでなる薄膜半導体素子の製造方法、並びに当該薄膜半導体素子を備える電子機器に関する。   The present invention relates to a method of manufacturing a silicon film, a method of manufacturing a thin film semiconductor element including the manufacturing method, and an electronic apparatus including the thin film semiconductor element.

従来より、製造コストの削減を達成すべく、液体材料を用いた半導体膜の製造方法が提案されている(例えば、特許文献1、2参照)。これらの文献に記載の製造方法では、基板上にシリコン原子を含む液体材料を塗布した後に、焼成、結晶化、フォトリソグラフィ、エッチング、レジスト剥離の各工程を経て半導体膜のパターニングがなされる。   Conventionally, a method for manufacturing a semiconductor film using a liquid material has been proposed in order to achieve a reduction in manufacturing cost (see, for example, Patent Documents 1 and 2). In the manufacturing methods described in these documents, after applying a liquid material containing silicon atoms on a substrate, the semiconductor film is patterned through steps of baking, crystallization, photolithography, etching, and resist peeling.

上記の公知技術においては、基板上への半導体膜の成膜工程については製造コストの削減効果が得られるものの、それ以外の工程については従前の製造方法と変わりない。このため、最終的には大部分がエッチングによって除去されるにも関わらず、広範囲に渡って半導体膜の成膜、焼成、結晶化を行うことになり、生産性、材料コスト、エネルギー消費といった点で更なる改良の余地がある。   In the above-mentioned known technique, although the effect of reducing the manufacturing cost can be obtained for the film forming process of the semiconductor film on the substrate, the other processes are the same as the conventional manufacturing method. For this reason, the semiconductor film is formed, baked, and crystallized over a wide range even though most of the film is finally removed by etching, so that productivity, material cost, energy consumption, etc. There is room for further improvement.

かかる要望に対して、シリコン原子を含む液体材料を液滴吐出法によって直接的に直描する手法も検討されている。かかる手法によれば、半導体膜のパターニングに要する各工程(フォトリソグラフィ、エッチング、レジスト剥離)を省略できるため、工程数の削減を達成し得る。しかしながら、液滴吐出法によって描画されるパターンのサイズは数十μmオーダとなるため、例えば、薄膜トランジスタを構成する半導体膜を形成する場合など、より微細なパターンを形成したい場合には適さない。   In response to such a demand, a method of directly drawing a liquid material containing silicon atoms by a droplet discharge method has been studied. According to such a method, each step (photolithography, etching, resist stripping) required for patterning the semiconductor film can be omitted, so that the number of steps can be reduced. However, since the size of the pattern drawn by the droplet discharge method is on the order of several tens of μm, it is not suitable for forming a finer pattern, for example, when forming a semiconductor film constituting a thin film transistor.

国際公開第00/59040号パンフレットInternational Publication No. 00/59040 Pamphlet 国際公開第00/59041号パンフレットInternational Publication No. 00/59041 Pamphlet

そこで、本発明は、半導体膜の形成に要する工程数を削減することを可能とする製造技術を提供することを目的とする。   Therefore, an object of the present invention is to provide a manufacturing technique that can reduce the number of steps required for forming a semiconductor film.

第1の態様の本発明は、液体プロセスを利用したシリコン膜の製造方法であって、基板上にシリコン原子を含む液体材料を塗布する第1工程と、上記第1工程において塗布された上記液体材料に対して局所的にレーザ光を照射することにより、当該レーザ光が照射された部分にシリコン膜を形成する第2工程と、上記第2工程において上記レーザ光が照射されなかった部分の上記液体材料を除去する第3工程と、を含む、シリコン膜の製造方法である。   The first aspect of the present invention is a method of manufacturing a silicon film using a liquid process, the first step of applying a liquid material containing silicon atoms on a substrate, and the liquid applied in the first step. A second step of forming a silicon film on the portion irradiated with the laser beam by locally irradiating the material with the laser beam, and the portion of the portion not irradiated with the laser beam in the second step And a third step of removing the liquid material.

かかる製造方法によれば、基板上に塗布された液体材料のうち、レーザ光が照射された部分のみが固化してシリコン膜に変換され、それ以外の部分は固化しない状態(液状又は半固形状)に保たれる。したがって、液体材料を焼成してシリコン膜に変換する処理とシリコン膜を所望位置に所望形状にパターニングする処理とを一括して行うことが可能となる。これにより、半導体膜の形成に要する工程数を削減することが可能となる。また、レーザ光を利用した局所的なパターン描画によれば、液滴吐出法を利用した直接描画を行う場合によりもオーダの低い微細なパターン形成が可能となる。   According to such a manufacturing method, only a portion irradiated with laser light is solidified and converted into a silicon film, and the other portions are not solidified (liquid or semi-solid state). ). Therefore, it is possible to collectively perform a process of baking the liquid material to convert it into a silicon film and a process of patterning the silicon film into a desired shape at a desired position. As a result, the number of steps required for forming the semiconductor film can be reduced. Further, according to local pattern drawing using laser light, it is possible to form a fine pattern with a low order even when direct drawing using a droplet discharge method is performed.

上述した第1工程は、スピンコート法等の各種成膜方法を採用し得るが、特に液滴吐出法によって上記液体材料の塗布を行うことが好ましい。   In the first step described above, various film forming methods such as a spin coating method can be adopted, but it is particularly preferable to apply the liquid material by a droplet discharge method.

これにより、シリコン膜を形成すべき領域を含む必要最小限の範囲にのみ選択的に液体材料を塗布することができるので、液体材料の使用量をより低減することが可能となる。また、第3工程における液体材料の除去に要する溶剤等の使用量も低減できる。   As a result, the liquid material can be selectively applied only to the minimum necessary range including the region where the silicon film is to be formed, so that the amount of liquid material used can be further reduced. Moreover, the usage-amount of the solvent etc. which are required for the removal of the liquid material in a 3rd process can also be reduced.

好ましくは、上記第2工程は、上記レーザ光を同一箇所に対して複数回に分けて照射する。   Preferably, in the second step, the laser beam is irradiated to the same portion in a plurality of times.

これにより、各回におけるレーザ光を照射エネルギーを低下させることができるので、より良好に成膜し得る。   Thereby, since the irradiation energy of the laser beam at each time can be reduced, the film can be formed more satisfactorily.

好ましくは、上記第2工程は、上記レーザ光のエネルギー密度を各回ごとに増加させて、複数回の上記レーザ光の照射を行う。すなわち、始めは比較的に低いエネルギー密度のレーザ光を照射することにより液体材料を徐々に固化させ、その後、より高いエネルギー密度のレーザ光を照射する。   Preferably, in the second step, the laser beam is irradiated a plurality of times by increasing the energy density of the laser beam each time. That is, first, the liquid material is gradually solidified by irradiating a laser beam having a relatively low energy density, and thereafter, a laser beam having a higher energy density is irradiated.

これにより、液体材料の発散を確実に回避し、良好な成膜を行うことができる。   Thereby, it is possible to reliably avoid the divergence of the liquid material and perform good film formation.

好ましくは、上記第2工程は、上記レーザ光を、上記液体材料の固化に要する大きさの第1のエネルギー密度に設定して1回以上照射し、その後、上記レーザ光を、上記第1のエネルギー密度よりも大きく、かつ上記シリコン膜の結晶化に要する大きさの第2のエネルギー密度に設定して1回以上照射する。   Preferably, in the second step, the laser light is set to a first energy density having a size required for solidification of the liquid material and irradiated at least once, and then the laser light is applied to the first energy density. Irradiation is performed one or more times at a second energy density that is higher than the energy density and that is necessary for crystallization of the silicon film.

これにより、多結晶のシリコン膜が得られる。なお、レーザ光のエネルギー密度を第2のエネルギー密度に達しない程度とした場合には、非晶質(アモルファス)のシリコン膜が得られる。   Thereby, a polycrystalline silicon film is obtained. When the energy density of the laser beam is set so as not to reach the second energy density, an amorphous silicon film can be obtained.

第2の態様の本発明は、上述した第1の態様の本発明にかかる製造方法を含んでなる薄膜半導体素子の製造方法である。ここで「薄膜半導体素子」とは、半導体膜を用いて構成される素子一般をいい、例えば、薄膜トランジスタや薄膜ダイオードなどの能動素子、及び抵抗体やキャパシタなどの受動素子が挙げられる。   The second aspect of the present invention is a method for manufacturing a thin film semiconductor device comprising the manufacturing method according to the first aspect of the present invention. Here, the “thin film semiconductor element” refers to a general element configured using a semiconductor film, and examples thereof include active elements such as thin film transistors and thin film diodes, and passive elements such as resistors and capacitors.

かかる製造方法によれば、薄膜半導体素子の製造に要する工程数を削減することが可能となる。   According to such a manufacturing method, it is possible to reduce the number of steps required for manufacturing a thin film semiconductor element.

第3の態様の本発明は、上記第2の態様の本発明にかかる薄膜半導体素子を備える電子機器である。ここで「電子機器」とは、電気回路や表示部などを備えた機器一般をいい、例えば、ICカード、携帯電話、ビデオカメラ、パーソナルコンピュータ、ヘッドマウントディスプレイ、テレビジョン装置、ファクシミリ、デジタルスチルカメラ、PDA、電子手帳等が該当する。   The third aspect of the present invention is an electronic device including the thin film semiconductor element according to the second aspect of the present invention. Here, “electronic device” means a general device including an electric circuit, a display unit, etc., for example, an IC card, a mobile phone, a video camera, a personal computer, a head mounted display, a television device, a facsimile, a digital still camera. PDA, electronic notebook, etc.

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

図1は、一実施形態のシリコン膜の製造方法及びこのシリコン膜を用いた薄膜トランジスタの製造方法について説明する工程断面図である。また、図2は、シリコン膜の製造方法の他の態様について説明する部分的な工程断面図である。   FIG. 1 is a process cross-sectional view illustrating a silicon film manufacturing method and a thin film transistor manufacturing method using the silicon film according to an embodiment. FIG. 2 is a partial process cross-sectional view illustrating another aspect of the silicon film manufacturing method.

(液体材料塗布工程)
まず、ガラス基板等の基板10上にシリコン原子を含む液体材料12を塗布する(図1(A))。液体材料12を塗布する方法としては、スピンコート法、ロールコート法、カーテンコート法、ディップコート法、スプレー法、液滴吐出法などの各種方法を採用し得る。特に、液滴吐出法を採用する場合には、図1(A)に示すように基板10の全面に液体材料12を塗布する場合のほかに、図2(A)に示すように、必要最小限の領域にのみ液体材料12を塗布することもできる。ここで「必要最小限の領域」とは、後述するシリコン膜14を形成したい領域とほぼ同等の領域をいう。
(Liquid material application process)
First, a liquid material 12 containing silicon atoms is applied over a substrate 10 such as a glass substrate (FIG. 1A). As a method for applying the liquid material 12, various methods such as a spin coat method, a roll coat method, a curtain coat method, a dip coat method, a spray method, and a droplet discharge method can be employed. In particular, when the droplet discharge method is adopted, in addition to the case where the liquid material 12 is applied to the entire surface of the substrate 10 as shown in FIG. 1A, the minimum necessary amount as shown in FIG. The liquid material 12 can be applied only to a limited area. Here, the “minimum necessary region” refers to a region substantially equivalent to a region where a silicon film 14 to be described later is to be formed.

ここで、本工程において用いられる液体材料12としては、一般式Sinm(nは5以上の整数、mはn又は2n−2又は2nの整数、Xは水素原子及び/又はハロゲン原子)で表される環系を有するケイ素化合物を溶媒に溶解したものが好適に用いられる。特に、Sinmのケイ素化合物として、nが5以上20以下であるものが好ましく、nが5又は6であるものがより好ましい。かかるケイ素化合物としては、例えばシクロペンタシラン、シリルシクロペンタシラン等が挙げられる。また、溶媒としては、通常、室温での蒸気圧が0.001〜200mmHgのものが用いられる。かかる溶媒としては、ケイ素化合物を溶解し、溶媒と反応しないものであれば特に限定されないが、n−ヘキサン、n−ヘプタン等が好適に用いられる。なお、ケイ素化合物及び溶媒の上記以外の好適例については上述した特許文献1に記載されており、ここでは説明を省略する。 Here, as the liquid material 12 used in this step, the general formula Si n X m (n is an integer of 5 or more, m is an integer of n, 2n-2, or 2n, X is a hydrogen atom and / or a halogen atom). What dissolved the silicon compound which has a ring system represented by this in the solvent is used suitably. In particular, as the silicon compound of Si n X m , those in which n is 5 or more and 20 or less are preferable, and those in which n is 5 or 6 are more preferable. Examples of such silicon compounds include cyclopentasilane and silylcyclopentasilane. Further, as the solvent, those having a vapor pressure of 0.001 to 200 mmHg at room temperature are usually used. Such a solvent is not particularly limited as long as it dissolves a silicon compound and does not react with the solvent, but n-hexane, n-heptane and the like are preferably used. Note that suitable examples of the silicon compound and the solvent other than those described above are described in Patent Document 1 described above, and description thereof is omitted here.

(レーザ光照射工程)
次に、上記工程において基板10上に塗布された液体材料12に対して局所的にレーザ光を照射することにより、当該レーザ光が照射された部分にシリコン膜14を形成する(図1(B)、図2(B))。このとき、レーザ光が照射されていない部分の液体材料12については固化せずに液体のまま保たれる。
(Laser irradiation process)
Next, by irradiating laser light locally on the liquid material 12 applied on the substrate 10 in the above-described process, a silicon film 14 is formed in a portion irradiated with the laser light (FIG. 1B ), FIG. 2 (B)). At this time, the portion of the liquid material 12 that is not irradiated with the laser light is not solidified and is kept in a liquid state.

ここで、本工程において用いられるレーザ光としては、例えば波長が数百nm程度のパルス発振レーザが挙げられる。より具体的には、YAGレーザ、アルゴンレーザ、炭酸ガスレーザ、XeF、XeCl、XeBr、KrF、KrCl、ArF、ArClなどのエキシマレーザ、などの各種レーザを光源として用いることができる。これらの光源から出力されるレーザ光をそのビーム径が10μm程度となるように集光し、シリコン膜14を形成すべき領域に照射する。また、光源から出力されるレーザ光を回折光学素子によって100本程度に分岐させて得られる各分岐ビームを用いてもよい。このとき、レーザ光は、同一箇所に対して複数回に分けて照射することが好ましい。これにより、各回におけるレーザ光を照射エネルギーを低下させることができるので、より良好に成膜し得るからである。   Here, as a laser beam used in this process, for example, a pulsed laser having a wavelength of about several hundreds of nanometers can be cited. More specifically, various lasers such as an excimer laser such as a YAG laser, an argon laser, a carbon dioxide laser, XeF, XeCl, XeBr, KrF, KrCl, ArF, and ArCl can be used as a light source. The laser light output from these light sources is condensed so that the beam diameter is about 10 μm, and the region where the silicon film 14 is to be formed is irradiated. Moreover, you may use each branch beam obtained by branching the laser beam output from a light source into about 100 with a diffractive optical element. At this time, it is preferable to irradiate the laser beam in multiple times to the same location. This is because the irradiation energy of the laser beam at each time can be reduced, so that the film can be formed more satisfactorily.

更に、本工程における複数回のレーザ光の照射は、レーザ光のエネルギー密度を各回ごとに増加させて行うことも好ましい。例えば、始めは比較的に低いエネルギー密度(例えば50mJ/cm2程度)のレーザ光を照射することにより液体材料12を徐々に固化させ、その後、より高いエネルギー密度のレーザ光(例えば、150mJ/cm2以上)を照射するとよい。これにより、液体材料12の発散を確実に回避し、良好な成膜を行うことができる。 Furthermore, it is also preferable that the laser beam irradiation in this step is performed by increasing the energy density of the laser beam each time. For example, the liquid material 12 is gradually solidified by irradiating a laser beam having a relatively low energy density (for example, about 50 mJ / cm 2 ) at first, and then a laser beam having a higher energy density (for example, 150 mJ / cm 2 ). 2 or more). Thereby, the divergence of the liquid material 12 can be avoided reliably and good film formation can be performed.

より詳細には、始めに、レーザ光を液体材料12の固化に要する大きさの第1のエネルギー密度に設定して1回以上照射し、その後、レーザ光を第1のエネルギー密度よりも大きく、かつシリコン膜の結晶化に要する大きさの第2のエネルギー密度に設定して1回以上照射するとよい。これにより、多結晶のシリコン膜14が得られる。なお、レーザ光のエネルギー密度を第2のエネルギー密度に達しない程度とした場合には、非晶質(アモルファス)のシリコン膜14が得られる。ここで、第1のエネルギー密度及び第2のエネルギー密度の具体的数値については、レーザ光の波長によっても変動するものであるが、例えば、波長532nmのパルス発振レーザ光を用いた場合には、概ね、第1のエネルギー密度は50mJ/cm2、第2のエネルギー密度は150〜200mJ/cm2以上である。 More specifically, first, the laser beam is set to the first energy density of a size required for solidification of the liquid material 12 and irradiated at least once, and then the laser beam is larger than the first energy density, Further, it is preferable to irradiate at least once with the second energy density set to a size required for crystallization of the silicon film. Thereby, a polycrystalline silicon film 14 is obtained. When the energy density of the laser beam is set so as not to reach the second energy density, an amorphous silicon film 14 is obtained. Here, specific numerical values of the first energy density and the second energy density vary depending on the wavelength of the laser beam. For example, when a pulsed laser beam having a wavelength of 532 nm is used, In general, the first energy density is 50 mJ / cm 2 and the second energy density is 150 to 200 mJ / cm 2 or more.

なお、本工程におけるレーザ光の照射は、フォトマスクを介してパターン露光を行ってもよいが、直接的に照射する方法(直描)がより好ましい。かかる直描の方法としては、DMD(Digital Micromirror Device)を用いる方法や、上記のように回折光学素子を持ちて多数に分岐したレーザ光を用いる方法が挙げられる。これらの方法により、スループットを向上させることができる。   In addition, although irradiation of the laser beam in this process may perform pattern exposure through a photomask, the method of direct irradiation (direct drawing) is more preferable. Examples of the direct drawing method include a method using a DMD (Digital Micromirror Device) and a method using a laser beam branched into a large number with a diffractive optical element as described above. Through these methods, throughput can be improved.

(液体材料除去工程)
次に、上記工程においてレーザ光が照射されなかった部分の液体材料12を除去する(図1(C))。上述したように、当該部分の液体材料12は固化しない状態(液状又は半固形状)に保たれているので、有機溶剤及び純水を用いた洗浄を行うことによって簡単に除去するととができる。
(Liquid material removal process)
Next, the portion of the liquid material 12 that has not been irradiated with the laser light in the above process is removed (FIG. 1C). As described above, since the liquid material 12 in the portion is kept in a non-solidified state (liquid or semi-solid), it can be easily removed by washing with an organic solvent and pure water.

以上のようにして、基板10上の所望位置に所望形状にパターニングされたシリコン膜14が得られる。このシリコン膜14を用いて、薄膜トランジスタ等の薄膜半導体素子を製造することができる。以下、薄膜トランジスタの製造方法について具体的に説明する。ここでは、コプレナ型の薄膜トランジスタを例示する。   As described above, the silicon film 14 patterned in a desired shape at a desired position on the substrate 10 is obtained. Using this silicon film 14, a thin film semiconductor element such as a thin film transistor can be manufactured. Hereinafter, a method for manufacturing the thin film transistor will be specifically described. Here, a coplanar thin film transistor is illustrated.

(絶縁膜形成工程)
次に、基板10上に、シリコン膜14を覆う絶縁膜16を形成する(図1(D))。例えば、PECVD法によって酸化シリコン膜からなる絶縁膜16を形成することができる。具体的には、原料ガスとしてテトラエトキシシラン(TEOS)及び酸素(O2)を用い、それぞれの流量を50sccm、5slmとし、雰囲気温度を350℃、RFパワーを1.3kW、圧力を200Paという条件にして酸化シリコン膜を成膜する。この場合には、成膜速度が30nm/min程度となり、絶縁膜に適した耐圧特性等を備える良好な酸化シリコン膜を得ることができる。
(Insulating film formation process)
Next, an insulating film 16 that covers the silicon film 14 is formed over the substrate 10 (FIG. 1D). For example, the insulating film 16 made of a silicon oxide film can be formed by PECVD. Specifically, tetraethoxysilane (TEOS) and oxygen (O 2 ) are used as source gases, the flow rates are 50 sccm, 5 slm, the ambient temperature is 350 ° C., the RF power is 1.3 kW, and the pressure is 200 Pa. Then, a silicon oxide film is formed. In this case, the deposition rate is about 30 nm / min, and a good silicon oxide film having a breakdown voltage characteristic suitable for an insulating film can be obtained.

(ゲート電極形成工程、イオン注入工程)
次に、タンタル、アルミニウム等の金属薄膜をスパッタリング法により形成した後、パターニングすることによって、絶縁膜16上の所定位置にゲート電極18を形成する(図1(E))。次に、ゲート電極18をマスクとしてシリコン膜14に対してドナーまたはアクセプターとなる不純物イオンを打ち込む。これにより、ゲート電極18の下側にチャネル形成領域が形成され、それ以外の部分(イオン注入がされた部分)にソース/ドレイン領域が形成される。NMOSトランジスタを作製する場合、例えば、不純物元素としてリン(P)を1×1016cm-2の濃度でソース/ドレイン領域に打ち込む。その後、XeClエキシマレーザを照射エネルギー密度200〜400mJ/cm2程度で照射するか、250℃〜450℃程度の温度で熱処理することにより不純物元素の活性化を行う。
(Gate electrode formation process, ion implantation process)
Next, after forming a metal thin film such as tantalum or aluminum by sputtering, patterning is performed to form a gate electrode 18 at a predetermined position on the insulating film 16 (FIG. 1E). Next, impurity ions serving as donors or acceptors are implanted into the silicon film 14 using the gate electrode 18 as a mask. As a result, a channel formation region is formed below the gate electrode 18, and a source / drain region is formed in other portions (portions where ions have been implanted). When manufacturing an NMOS transistor, for example, phosphorus (P) as an impurity element is implanted into the source / drain region at a concentration of 1 × 10 16 cm −2 . Thereafter, the XeCl excimer laser is irradiated at an irradiation energy density of about 200 to 400 mJ / cm 2 or heat treatment is performed at a temperature of about 250 ° C. to 450 ° C. to activate the impurity element.

(絶縁膜形成工程、ソース/ドレイン電極形成工程)
次に、絶縁膜16及びゲート電極18の上面に絶縁膜20を形成する(図1(F))。例えば、PECVD法で約500nmの酸化シリコン膜からなる絶縁膜20を形成することができる。その後、絶縁膜16及び20を貫通し、シリコン膜14のソース/ドレイン領域に至るコンタクトホールを形成し、当該コンタクトホール内及び絶縁膜20上にソース/ドレイン電極22を形成する。ソース/ドレイン電極22は、例えばスパッタ法によりアルミニウムを堆積し、パターニングすることにより形成可能である。
(Insulating film forming process, source / drain electrode forming process)
Next, an insulating film 20 is formed over the insulating film 16 and the gate electrode 18 (FIG. 1F). For example, the insulating film 20 made of a silicon oxide film of about 500 nm can be formed by PECVD. Thereafter, contact holes that penetrate the insulating films 16 and 20 and reach the source / drain regions of the silicon film 14 are formed, and source / drain electrodes 22 are formed in the contact holes and on the insulating film 20. The source / drain electrode 22 can be formed, for example, by depositing aluminum by sputtering and patterning.

以上の工程を経て、薄膜トランジスタが形成される。なお、本実施形態では薄膜半導体素子の一例として薄膜トランジスタを例示したが、これ以外の薄膜半導体素子を形成することも可能である。   Through the above steps, a thin film transistor is formed. In the present embodiment, a thin film transistor is illustrated as an example of the thin film semiconductor element, but other thin film semiconductor elements can be formed.

次に、上述した本実施形態にかかる薄膜トランジスタを備える装置の具体例として、有機EL装置について説明する。   Next, an organic EL device will be described as a specific example of a device including the thin film transistor according to the above-described embodiment.

図3は、有機EL装置の配線構造の平面模式図である。図3に示す有機EL装置100は、複数の走査線101と、走査線に直交して配置される複数の信号線102と、信号線102に並列に延びる複数の電源線103と、各走査線101と各信号線102との交点付近にそれぞれ設けられる画素領域Aと、を含んで構成されている。すなわち、本例の有機EL装置100は、複数の画素がマトリクス状に配列されてなるアクティブマトリクス型の表示装置である。   FIG. 3 is a schematic plan view of the wiring structure of the organic EL device. The organic EL device 100 shown in FIG. 3 includes a plurality of scanning lines 101, a plurality of signal lines 102 arranged orthogonal to the scanning lines, a plurality of power supply lines 103 extending in parallel to the signal lines 102, and each scanning line. 101 and a pixel region A provided in the vicinity of the intersection of each signal line 102. That is, the organic EL device 100 of this example is an active matrix display device in which a plurality of pixels are arranged in a matrix.

各走査線101には、シフトレジスタ及びレベルシフタを備える走査線駆動回路105が接続されている。また、各信号線には、シフトレジスタ、レベルシフタ、ビデオライン及びアナログスイッチを備えるデータ線駆動回路104が接続されている。各画素領域Aには、走査線101を介して走査信号がゲートに供給されるスイッチングトランジスタ112と、このスイッチングトランジスタ112を介して信号線102から供給される画素信号を保持する保持容量111と、この保持容量111によって保持された画素信号がゲートに供給される駆動用トランジスタ113と、この駆動用トランジスタ113を介して電源線103に電気的に接続されたときに当該電源線103から駆動電流が流れ込む画素電極(陰極)と、この画素電極と対向電極(陽極)との間に挟み込まれた機能層110と、が設けられている。これらの画素電極と対向電極と機能層110によって発光素子(有機EL素子)が構成されている。なお、機能層110は正孔輸送層、発光層、電子注入層等からなる。   Each scanning line 101 is connected to a scanning line driving circuit 105 including a shift register and a level shifter. Each signal line is connected to a data line driving circuit 104 including a shift register, a level shifter, a video line, and an analog switch. In each pixel region A, a switching transistor 112 to which a scanning signal is supplied to the gate via the scanning line 101, a holding capacitor 111 for holding a pixel signal supplied from the signal line 102 via the switching transistor 112, A driving transistor 113 to which the pixel signal held by the holding capacitor 111 is supplied to the gate and a driving current from the power source line 103 when electrically connected to the power source line 103 via the driving transistor 113 are supplied. A flowing-in pixel electrode (cathode) and a functional layer 110 sandwiched between the pixel electrode and a counter electrode (anode) are provided. The pixel electrode, the counter electrode, and the functional layer 110 constitute a light emitting element (organic EL element). The functional layer 110 includes a hole transport layer, a light emitting layer, an electron injection layer, and the like.

この有機EL装置100では、走査線101が駆動されてスイッチングトランジスタ112がオン状態となると、そのときの信号線102の電位が保持容量111に保持され、この保持容量111の状態に応じて、駆動用トランジスタ113のオン/オフ状態が決まる。そして、駆動用トランジスタ113のチャネルを介して、電源線103から画素電極に電流がながれ、さらに機能層110を介して陽極に電流がながれる。機能層110は、この流れる電流量に応じて発光する。各機能層110の発光状態を制御することにより、所望の画像表示を行うことができる。   In the organic EL device 100, when the scanning line 101 is driven and the switching transistor 112 is turned on, the potential of the signal line 102 at that time is held in the holding capacitor 111, and the driving is performed according to the state of the holding capacitor 111. The on / off state of the transistor 113 is determined. Then, current flows from the power supply line 103 to the pixel electrode through the channel of the driving transistor 113, and further current flows to the anode through the functional layer 110. The functional layer 110 emits light according to the amount of current that flows. By controlling the light emission state of each functional layer 110, desired image display can be performed.

本実施形態にかかる薄膜トランジスタは、上述したスイッチングトランジスタ112や駆動用トランジスタ113として用いることや、走査線駆動回路105やデータ線駆動回路104を構成するための回路素子として用いることが可能である。なお、有機EL装置は一例に過ぎず、本実施形態にかかる薄膜トランジスタはこれ以外にも液晶装置や電気泳動装置やその他各種の装置を構成するために用いることが可能である。   The thin film transistor according to this embodiment can be used as the switching transistor 112 and the driving transistor 113 described above, or as a circuit element for configuring the scanning line driving circuit 105 and the data line driving circuit 104. The organic EL device is merely an example, and the thin film transistor according to the present embodiment can be used to configure a liquid crystal device, an electrophoresis device, and various other devices.

次に、上述した有機EL装置100を備えた電子機器の具体例について説明する。   Next, a specific example of an electronic apparatus including the organic EL device 100 described above will be described.

図4は、有機EL装置100を備えた電子機器の具体例を示す斜視図である。図4(A)は、電子機器の一例である携帯電話機を示す斜視図である。この携帯電話機1000は、本実施形態にかかる有機EL装置100を用いて構成された表示部1001を備えている。図4(B)は、電子機器の一例である腕時計を示す斜視図である。この腕時計1100は、本実施形態にかかる有機EL装置100を用いて構成された表示部1101を備えている。図4(C)は、電子機器の一例である携帯型情報処理装置1200を示す斜視図である。この携帯型情報処理装置1200は、キーボード等の入力部1201、演算手段や記憶手段などが格納された本体部1202、及び本実施形態にかかる有機EL装置100を用いて構成された表示部1203を備えている。   FIG. 4 is a perspective view illustrating a specific example of an electronic apparatus provided with the organic EL device 100. FIG. 4A is a perspective view illustrating a mobile phone which is an example of an electronic device. The cellular phone 1000 includes a display unit 1001 configured using the organic EL device 100 according to the present embodiment. FIG. 4B is a perspective view illustrating a wrist watch which is an example of an electronic apparatus. The wristwatch 1100 includes a display unit 1101 configured using the organic EL device 100 according to the present embodiment. FIG. 4C is a perspective view illustrating a portable information processing device 1200 which is an example of an electronic device. The portable information processing device 1200 includes an input unit 1201 such as a keyboard, a main body unit 1202 in which a calculation unit, a storage unit, and the like are stored, and a display unit 1203 configured using the organic EL device 100 according to the present embodiment. I have.

このように本実施形態によれば、基板上に塗布された液体材料のうち、レーザ光が照射された部分のみがシリコン膜に変換され、それ以外の部分は固化しない状態(液状又は半固形状)に保たれる。したがって、液体材料を焼成してシリコン膜に変換する処理とシリコン膜を所望位置に所望形状にパターニングする処理とを一括して行うことが可能となる。これにより、半導体膜の形成に要する工程数を削減することが可能となる。また、レーザ光を利用した局所的なパターン描画によれば、液滴吐出法を利用した直接描画を行う場合によりもオーダの低い微細なパターン形成が可能となる。   As described above, according to the present embodiment, of the liquid material applied on the substrate, only the portion irradiated with the laser light is converted into the silicon film, and the other portions are not solidified (liquid or semi-solid state). ). Therefore, it is possible to collectively perform a process of baking the liquid material to convert it into a silicon film and a process of patterning the silicon film into a desired shape at a desired position. As a result, the number of steps required for forming the semiconductor film can be reduced. Further, according to local pattern drawing using laser light, it is possible to form a fine pattern with a low order even when direct drawing using a droplet discharge method is performed.

なお、本発明は上記実施形態の内容に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内において種々の変形実施が可能である。   In addition, this invention is not limited to the content of the said embodiment, A various deformation | transformation implementation is possible within the range of the summary of this invention.

シリコン膜の製造方法及びこのシリコン膜を用いた薄膜トランジスタの製造方法について説明する工程断面図である。It is process sectional drawing explaining the manufacturing method of a silicon film, and the manufacturing method of the thin-film transistor using this silicon film. シリコン膜の製造方法の他の態様について説明する部分的な工程断面図である。It is a partial process sectional view explaining other modes of a manufacturing method of a silicon film. 有機EL装置の配線構造の平面模式図である。It is a plane schematic diagram of the wiring structure of an organic EL device. 有機EL装置を備えた電子機器の具体例を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the specific example of the electronic device provided with the organic EL apparatus.

符号の説明Explanation of symbols

10…基板、12…液体材料、14…シリコン膜、16…絶縁膜、18…ゲート電極、20…絶縁膜、22…ソース/ドレイン電極

DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Substrate, 12 ... Liquid material, 14 ... Silicon film, 16 ... Insulating film, 18 ... Gate electrode, 20 ... Insulating film, 22 ... Source / drain electrode

Claims (7)

基板上にシリコン原子を含む液体材料を塗布する第1工程と、
前記第1工程において塗布された前記液体材料に対して局所的にレーザ光を照射することにより、当該レーザ光が照射された部分にシリコン膜を形成する第2工程と、
前記第2工程において前記レーザ光が照射されなかった部分の前記液体材料を除去する第3工程と、
を含む、シリコン膜の製造方法。
A first step of applying a liquid material containing silicon atoms on a substrate;
A second step of forming a silicon film on the portion irradiated with the laser beam by locally irradiating the liquid material applied in the first step with a laser beam;
A third step of removing the liquid material in a portion not irradiated with the laser beam in the second step;
A method for manufacturing a silicon film.
前記第1工程は、液滴吐出法によって前記液体材料の塗布を行う、請求項1に記載のシリコン膜の製造方法。   2. The method of manufacturing a silicon film according to claim 1, wherein in the first step, the liquid material is applied by a droplet discharge method. 前記第2工程は、前記レーザ光を同一箇所に対して複数回に分けて照射する、請求項1に記載のシリコン膜の製造方法。   2. The method of manufacturing a silicon film according to claim 1, wherein in the second step, the laser beam is irradiated to the same portion in a plurality of times. 前記第2工程は、前記レーザ光のエネルギー密度を各回ごとに増加させて、複数回の前記レーザ光の照射を行う、請求項3に記載のシリコン膜の製造方法。   4. The method of manufacturing a silicon film according to claim 3, wherein in the second step, the energy density of the laser beam is increased each time and the laser beam is irradiated a plurality of times. 前記第2工程は、前記レーザ光を、前記液体材料の固化に要する大きさの第1のエネルギー密度に設定して1回以上照射し、その後、前記レーザ光を、前記第1のエネルギー密度よりも大きく、かつ前記シリコン膜の結晶化に要する大きさの第2のエネルギー密度に設定して1回以上照射する、請求項3又は4に記載のシリコン膜の製造方法。   In the second step, the laser beam is set to a first energy density having a size required for solidification of the liquid material and irradiated at least once, and then the laser beam is irradiated from the first energy density. 5. The method of manufacturing a silicon film according to claim 3, wherein the second energy density is set to a second energy density that is large and required for crystallization of the silicon film and is irradiated at least once. 請求項1乃至5のいずれかに記載のシリコン膜の製造方法を含む薄膜半導体素子の製造方法。   A method for manufacturing a thin film semiconductor element, comprising the method for manufacturing a silicon film according to claim 1. 請求項6に記載の製造方法によって製造される薄膜半導体素子を備える電子機器。

An electronic apparatus comprising the thin film semiconductor element manufactured by the manufacturing method according to claim 6.

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2009019762A1 (en) * 2007-08-07 2009-02-12 Shimadzu Corporation Process for manufacturing optical matrix device

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