JP2007059895A - Method for manufacturing semiconductor device - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a technology for manufacturing a highly reliable semiconductor device and a display device with high yield. <P>SOLUTION: An exposure mask provided with a diffraction grating pattern or an auxiliary pattern comprising a translucent film with a light intensity reducing function is used as an exposure mask. Since various light exposures can be more accurately controlled with such an exposure mask, a resist is processed into a more accurate shape. Therefore, when such a mask layer is used, a conductive film and an insulating film can be processed in the same step into different shapes in accordance with desired performances. As a result, thin film transistors with different characteristics, wires in different sizes and shapes, and the like can be manufactured without increasing the number of steps. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、半導体装置、及び半導体装置の作製方法に関する。 The present invention relates to a semiconductor device and a method for manufacturing the semiconductor device.

半導体装置、表示装置等に用いられる薄膜トランジスタは、その半導体装置の目的や機能によって、要求される特性が異なる。この要求を満たすように、薄膜トランジスタの特性を制御することは重要であり、使用目的にあった特性を持たすように薄膜トランジスタを作製するための技術も研究されている。     Thin film transistors used for semiconductor devices, display devices, and the like have different required characteristics depending on the purpose and function of the semiconductor device. In order to satisfy this requirement, it is important to control the characteristics of the thin film transistor, and a technique for manufacturing the thin film transistor so as to have a characteristic suitable for the purpose of use has been studied.

薄膜トランジスタにおいて、ゲート電極層を形状の異なる積層や、テーパー形状を有する形状にエッチングにより加工し、その形状を用いて不純物元素を添加することによって、半導体層中に自己整合的に濃度の異なる不純物領域を形成する技術が報告されている(例えば、特許文献1参照。)。
特開2002−203862号公報
In a thin film transistor, an impurity region having different concentrations in a self-aligned manner is formed in a semiconductor layer by etching a gate electrode layer into a stacked shape having a different shape or a tapered shape by etching and adding an impurity element using the shape. Has been reported (see, for example, Patent Document 1).
JP 2002-203862 A

しかし、上記のようなエッチングによってゲート電極形状を制御すると、同工程で形成される配線や容量電極などもゲート電極と同様なテーパー形状を有する形状となってしまうという問題がある。     However, when the shape of the gate electrode is controlled by the etching as described above, there is a problem that the wiring, the capacitor electrode, and the like formed in the same process also have a shape having a tapered shape similar to that of the gate electrode.

本発明では、工程、装置を複雑化することなく、高繊細性及び高信頼性を有する半導体装置、及び表示装置を歩留まり良く製造することができる技術を提供することを目的とする。     An object of the present invention is to provide a technique capable of manufacturing a semiconductor device and a display device having high sensitivity and high reliability with high yield without complicating processes and devices.

なお、本明細書中において半導体装置とは、半導体特性を利用することで機能しうる装置を指す。本発明を用いて多層配線層や、IDチップなどの半導体装置を作製することができる。   Note that in this specification, a semiconductor device refers to a device that can function by utilizing semiconductor characteristics. A semiconductor device such as a multilayer wiring layer or an ID chip can be manufactured by using the present invention.

また、本発明を用いて、表示装置を作製することもできる。本発明を用いることのできる表示装置には、エレクトロルミネセンス(以下「EL」ともいう。)と呼ばれる発光を発現する有機物、無機物、若しくは有機物と無機物の混合物を含む層を、電極間に介在させた発光素子と薄膜トランジスタ(以下、TFTともいう)とが接続された発光表示装置や、液晶材料を有する液晶素子を表示素子として用いる液晶表示装置などがある。     In addition, a display device can be manufactured using the present invention. In a display device to which the present invention can be used, a layer containing an organic substance, an inorganic substance, or a mixture of an organic substance and an inorganic substance that emits light called electroluminescence (hereinafter also referred to as “EL”) is interposed between electrodes. There are a light emitting display device in which a light emitting element and a thin film transistor (hereinafter also referred to as TFT) are connected, and a liquid crystal display device in which a liquid crystal element having a liquid crystal material is used as a display element.

本発明の半導体装置の作製方法の一は、第1の半導体層及び第2の半導体層を形成し、第1の半導体層及び第2の半導体層上にゲート絶縁層を形成し、ゲート絶縁層上に第1の導電膜を形成し、第1の導電膜上に第2の導電膜を形成し、複数の強度で光を透過する露光マスクを用いて、第1の導電膜及び第2の導電膜上における、第1の半導体層上に第1のマスク層と、第2の半導体層上に第2のマスク層とを形成し、第1のマスク層及び第2のマスク層を用いて第1の導電膜及び第2の導電膜をエッチングし、第1のマスク層により第1のゲート電極層及び第2のゲート電極層と、第2のマスク層により第3のゲート電極層及び第4のゲート電極層とを形成し、第1のゲート電極層及び第2のゲート電極層をマスクとして第1の半導体層に、第3のゲート電極層及び第4のゲート電極層をマスクとして第2の半導体層に、一導電型を付与する不純物元素を添加し、第1の半導体層に第1の高濃度不純物領域及び第1のゲート電極層と重畳する第1の低濃度不純物領域と、第2の半導体層に第2の高濃度不純物領域及び第3のゲート電極層と重畳する第2の低濃度不純物領域とを形成し、第2の半導体層、第3のゲート電極層及び第4のゲート電極層上に第3のマスク層を形成し、第3のマスク層及び第2のゲート電極層をマスクとして、第1のゲート電極層における第1の低濃度不純物領域と重畳する領域を除去する。     In one embodiment of the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention, a first semiconductor layer and a second semiconductor layer are formed, a gate insulating layer is formed over the first semiconductor layer and the second semiconductor layer, and the gate insulating layer is formed. A first conductive film is formed over the first conductive film, a second conductive film is formed over the first conductive film, and the first conductive film and the second conductive film are formed using an exposure mask that transmits light with a plurality of intensities. Over the conductive film, a first mask layer is formed over the first semiconductor layer and a second mask layer is formed over the second semiconductor layer, and the first mask layer and the second mask layer are used. The first conductive film and the second conductive film are etched, the first mask electrode layer and the second gate electrode layer are formed by the first mask layer, and the third gate electrode layer and the second gate film are formed by the second mask layer. 4 gate electrode layers and the first gate electrode layer and the second gate electrode layer as a mask on the first semiconductor layer. Using the third gate electrode layer and the fourth gate electrode layer as a mask, an impurity element imparting one conductivity type is added to the second semiconductor layer, and the first high-concentration impurity region and the first semiconductor layer are added to the first semiconductor layer. Forming a first low-concentration impurity region overlapping with the first gate electrode layer, and a second high-concentration impurity region overlapping with the third gate electrode layer in the second semiconductor layer. Then, a third mask layer is formed on the second semiconductor layer, the third gate electrode layer, and the fourth gate electrode layer, and the first mask layer is used as a mask by using the third mask layer and the second gate electrode layer as a mask. A region overlapping with the first low-concentration impurity region in the gate electrode layer is removed.

本発明の半導体装置の作製方法の一は、第1の半導体層及び第2の半導体層を形成し、第1の半導体層及び第2の半導体層上にゲート絶縁層を形成し、ゲート絶縁層上に第1の導電膜を形成し、第1の導電膜上に第2の導電膜を形成し、光強度低減機能を有する露光マスクを用いて、第1の導電膜及び第2の導電膜上における、第1の半導体層上に第1のマスク層と、第2の半導体層上に第2のマスク層とを形成し、第1のマスク層及び第2のマスク層を用いて第1の導電膜及び第2の導電膜をエッチングし、第1のマスク層により第1のゲート電極層及び第2のゲート電極層と、第2のマスク層により第3のゲート電極層及び第4のゲート電極層とを形成し、第1のゲート電極層及び第2のゲート電極層をマスクとして第1の半導体層に、第3のゲート電極層及び第4のゲート電極層をマスクとして第2の半導体層に、一導電型を付与する不純物元素を添加し、第1の半導体層に第1の高濃度不純物領域及び第1のゲート電極層と重畳する第1の低濃度不純物領域と、第2の半導体層に第2の高濃度不純物領域及び第3のゲート電極層と重畳する第2の低濃度不純物領域とを形成し、第2の半導体層、第3のゲート電極層及び第4のゲート電極層上に第3のマスク層を形成し、第3のマスク層及び第2のゲート電極層をマスクとして、第1のゲート電極層における第1の低濃度不純物領域と重畳する領域を除去する。     In one embodiment of the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention, a first semiconductor layer and a second semiconductor layer are formed, a gate insulating layer is formed over the first semiconductor layer and the second semiconductor layer, and the gate insulating layer is formed. A first conductive film is formed over the first conductive film, a second conductive film is formed over the first conductive film, and an exposure mask having a light intensity reduction function is used to form the first conductive film and the second conductive film. A first mask layer is formed on the first semiconductor layer and a second mask layer is formed on the second semiconductor layer, and the first mask layer and the second mask layer are used to form the first mask layer. The conductive film and the second conductive film are etched, the first mask electrode layer and the second gate electrode layer are formed by the first mask layer, and the third and fourth gate electrode layers are formed by the second mask layer. Forming a gate electrode layer, and using the first gate electrode layer and the second gate electrode layer as a mask, An impurity element imparting one conductivity type is added to the second semiconductor layer using the third gate electrode layer and the fourth gate electrode layer as a mask, and the first high-concentration impurity region and the first semiconductor layer are added to the first semiconductor layer. Forming a first low-concentration impurity region overlapping with the second gate electrode layer, and a second high-concentration impurity region overlapping with the third gate electrode layer in the second semiconductor layer. Forming a third mask layer on the second semiconductor layer, the third gate electrode layer, and the fourth gate electrode layer, and using the third mask layer and the second gate electrode layer as a mask, A region overlapping with the first low-concentration impurity region in the gate electrode layer is removed.

本発明の半導体装置の作製方法の一は、第1の半導体層、第2の半導体層及び第3の半導体層を形成し、第1の半導体層、第2の半導体層及び第3の半導体層上にゲート絶縁層を形成し、ゲート絶縁層上に第1の導電膜を形成し、第1の導電膜上に第2の導電膜を形成し、複数の強度で光を透過する露光マスクを用いて、第1の導電膜及び第2の導電膜上において、第1の半導体層上に第1のマスク層と、第2の半導体層上に第2のマスク層とを形成し、第3の半導体層上に第3のマスク層を形成し、第1のマスク層、第2のマスク層及び第3のマスク層を用いて第1の導電膜及び第2の導電膜をエッチングし、第1のマスク層により第1のゲート電極層及び第2のゲート電極層と、第2のマスク層により第3のゲート電極層及び第4のゲート電極層と、第3のマスク層により第5のゲート電極層及び第6のゲート電極層とを形成し、第3の半導体層、第5のゲート電極層及び第6のゲート電極層上に第4のマスク層を形成し、第4のマスク層と、第1のゲート電極層及び第2のゲート電極層とをマスクとして第1の半導体層に、第3のゲート電極層及び第4のゲート電極層とをマスクとして第2の半導体層に、n型を付与する不純物元素を添加し、第1の半導体層に第1のn型高濃度不純物領域及び第1のゲート電極層と重畳する第1のn型低濃度不純物領域と、第2の半導体層に第2のn型高濃度不純物領域及び第3のゲート電極層と重畳する第2のn型低濃度不純物領域とを形成し、第1の半導体層、第2の半導体層、第1のゲート電極層、第2のゲート電極層、第3のゲート電極層及び第4のゲート電極層上に第5のマスク層を形成し、第5のマスク層、第5のゲート電極層及び第6のゲート電極層をマスクとして第3の半導体層に、p型を付与する不純物元素を添加し、第3の半導体層にp型不純物領域を形成し、第2の半導体層、第3のゲート電極層及び第4のゲート電極層上に第6のマスク層を形成し、第6のマスク層及び第2のゲート電極層をマスクとして、第1のゲート電極層における第1の低濃度不純物領域と重畳する領域を除去する。     In one embodiment of the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention, a first semiconductor layer, a second semiconductor layer, and a third semiconductor layer are formed, and the first semiconductor layer, the second semiconductor layer, and the third semiconductor layer are formed. A gate insulating layer is formed thereon, a first conductive film is formed over the gate insulating layer, a second conductive film is formed over the first conductive film, and an exposure mask that transmits light with a plurality of intensities is formed. And a first mask layer is formed over the first semiconductor layer and a second mask layer is formed over the second semiconductor layer over the first conductive film and the second conductive film. A third mask layer is formed over the first semiconductor layer, the first conductive film and the second conductive film are etched using the first mask layer, the second mask layer, and the third mask layer; The first mask electrode layer and the second gate electrode layer are formed by one mask layer, and the third gate electrode layer and the fourth gate electrode layer are formed by a second mask layer. A fifth gate electrode layer and a sixth gate electrode layer are formed by the electrode layer and the third mask layer, and the third gate electrode layer is formed on the third semiconductor layer, the fifth gate electrode layer, and the sixth gate electrode layer. 4 mask layer is formed, and the third gate electrode layer and the fourth gate are formed on the first semiconductor layer using the fourth mask layer, the first gate electrode layer, and the second gate electrode layer as a mask. Using the electrode layer as a mask, an impurity element imparting n-type conductivity is added to the second semiconductor layer, and the first n-type high concentration impurity region and the first gate electrode layer overlap with the first semiconductor layer. Forming a first n-type low-concentration impurity region and a second n-type low-concentration impurity region overlapping the second n-type high-concentration impurity region and the third gate electrode layer in the second semiconductor layer; 1 semiconductor layer, second semiconductor layer, first gate electrode layer, second gate electrode layer, third gate layer A fifth mask layer is formed over the electrode layer and the fourth gate electrode layer, and the fifth mask layer, the fifth gate electrode layer, and the sixth gate electrode layer are used as a mask to form a p-type semiconductor layer. An impurity element imparting a type is added to form a p-type impurity region in the third semiconductor layer, and a sixth mask layer is formed on the second semiconductor layer, the third gate electrode layer, and the fourth gate electrode layer And the region overlapping with the first low-concentration impurity region in the first gate electrode layer is removed using the sixth mask layer and the second gate electrode layer as a mask.

本発明の半導体装置の作製方法の一は、第1の半導体層、第2の半導体層及び第3の半導体層を形成し、第1の半導体層、第2の半導体層及び第3の半導体層上にゲート絶縁層を形成し、ゲート絶縁層上に第1の導電膜を形成し、第1の導電膜上に第2の導電膜を形成し、光強度低減機能を有する露光マスクを用いて、第1の導電膜及び第2の導電膜上において、第1の半導体層上に第1のマスク層と、第2の半導体層上に第2のマスク層とを形成し、第3の半導体層上に第3のマスク層を形成し、第1のマスク層、第2のマスク層及び第3のマスク層を用いて第1の導電膜及び第2の導電膜をエッチングし、第1のマスク層により第1のゲート電極層及び第2のゲート電極層と、第2のマスク層により第3のゲート電極層及び第4のゲート電極層と、第3のマスク層により第5のゲート電極層及び第6のゲート電極層とを形成し、第3の半導体層、第5のゲート電極層及び第6のゲート電極層上に第4のマスク層を形成し、第4のマスク層と、第1のゲート電極層及び第2のゲート電極層とをマスクとして第1の半導体層に、第3のゲート電極層及び第4のゲート電極層とをマスクとして第2の半導体層に、n型を付与する不純物元素を添加し、第1の半導体層に第1のn型高濃度不純物領域及び第1のゲート電極層と重畳する第1のn型低濃度不純物領域と、第2の半導体層に第2のn型高濃度不純物領域及び第3のゲート電極層と重畳する第2のn型低濃度不純物領域とを形成し、第1の半導体層、第2の半導体層、第1のゲート電極層、第2のゲート電極層、第3のゲート電極層及び第4のゲート電極層上に第5のマスク層を形成し、第5のマスク層、第5のゲート電極層及び第6のゲート電極層をマスクとして第3の半導体層に、p型を付与する不純物元素を添加し、第3の半導体層にp型不純物領域を形成し、第2の半導体層、第3のゲート電極層及び第4のゲート電極層上に第6のマスク層を形成し、第6のマスク層及び第2のゲート電極層をマスクとして、第1のゲート電極層における第1の低濃度不純物領域と重畳する領域を除去する。     In one embodiment of the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention, a first semiconductor layer, a second semiconductor layer, and a third semiconductor layer are formed, and the first semiconductor layer, the second semiconductor layer, and the third semiconductor layer are formed. A gate insulating layer is formed thereon, a first conductive film is formed over the gate insulating layer, a second conductive film is formed over the first conductive film, and an exposure mask having a light intensity reduction function is used. A first mask layer on the first semiconductor layer and a second mask layer on the second semiconductor layer are formed over the first conductive film and the second conductive film; A third mask layer is formed over the first layer; the first conductive film and the second conductive film are etched using the first mask layer, the second mask layer, and the third mask layer; The first gate electrode layer and the second gate electrode layer are formed by the mask layer, and the third gate electrode layer and the fourth gate are formed by the second mask layer. A fifth gate electrode layer and a sixth gate electrode layer are formed by the polar layer and the third mask layer, and the third gate electrode layer is formed on the third semiconductor layer, the fifth gate electrode layer, and the sixth gate electrode layer. 4 mask layer is formed, and the third gate electrode layer and the fourth gate are formed on the first semiconductor layer using the fourth mask layer, the first gate electrode layer, and the second gate electrode layer as a mask. Using the electrode layer as a mask, an impurity element imparting n-type conductivity is added to the second semiconductor layer, and the first n-type high concentration impurity region and the first gate electrode layer overlap with the first semiconductor layer. Forming a first n-type low-concentration impurity region and a second n-type low-concentration impurity region overlapping the second n-type high-concentration impurity region and the third gate electrode layer in the second semiconductor layer; 1 semiconductor layer, second semiconductor layer, first gate electrode layer, second gate electrode layer, third gate A fifth mask layer is formed on the polar layer and the fourth gate electrode layer, and the fifth semiconductor layer is formed on the third semiconductor layer using the fifth mask layer, the fifth gate electrode layer, and the sixth gate electrode layer as a mask. An impurity element imparting a type is added to form a p-type impurity region in the third semiconductor layer, and a sixth mask layer is formed on the second semiconductor layer, the third gate electrode layer, and the fourth gate electrode layer And the region overlapping with the first low-concentration impurity region in the first gate electrode layer is removed using the sixth mask layer and the second gate electrode layer as a mask.

上記構成において、複数の強度で光を透過する露光マスク、光強度低減機能を有する露光マスクは通過する光の強度を低減する半透過膜(半透膜ともいう)を用いてもよいし、露光装置の解像度(解像限界)以下の幅の開口及び非開口部を有する回折格子パターンを用いてもよい。このような露光マスクは、光の透過、回折の結果、マスク層形成材料であるレジスト(感光材料)が複数の強度で露光される露光マスクであり、レジスト(感光材料)が2段階以上の強度で露光される露光マスクである。     In the above structure, an exposure mask that transmits light at a plurality of intensities and an exposure mask that has a light intensity reducing function may use a semi-transmissive film (also referred to as a semi-permeable film) that reduces the intensity of light passing through, or exposure. A diffraction grating pattern having an opening and a non-opening with a width less than the resolution (resolution limit) of the apparatus may be used. Such an exposure mask is an exposure mask in which a resist (photosensitive material) as a mask layer forming material is exposed at a plurality of intensities as a result of light transmission and diffraction, and the resist (photosensitive material) has two or more levels of intensity. It is the exposure mask exposed by.

本発明を用いると、信頼性の高い半導体装置、表示装置を簡略化した工程で作製することができる。よって、高精細、高性能な半導体装置、表示装置を低いコストで歩留まり良く製造することができる。     By using the present invention, a highly reliable semiconductor device and display device can be manufactured through a simplified process. Therefore, a high-definition and high-performance semiconductor device and display device can be manufactured at a low cost and with a high yield.

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

(実施の形態1)
本実施の形態における薄膜トランジスタの作製方法を、図1を用いて詳細に説明する。なお、本実施の形態では一つの薄膜トランジスタに注目して説明を行うが、勿論同一基板上に複数個を同時形成することもできる。
(Embodiment 1)
A method for manufacturing the thin film transistor in this embodiment will be described in detail with reference to FIGS. Note that in this embodiment, description is made by focusing on one thin film transistor, but it is needless to say that a plurality of thin film transistors can be simultaneously formed over the same substrate.

基板300上に下地膜として絶縁層301が形成され、絶縁層301上に半導体層302が形成されている。本実施の形態では、半導体層302として結晶性半導体層を用いる。半導体層302上にゲート絶縁層303が形成され、第1の導電膜304、及び第2の導電膜305が積層されている。本実施の形態では、ゲート絶縁層上に形成されるゲート電極層を積層構造で形成するため、第1の導電膜304と第2の導電膜305を積層する。半導体層302には、薄膜トランジスタのしきい値電圧を制御するために微量な不純物元素(ボロンまたはリン)のドーピングを行っていてもよい。     An insulating layer 301 is formed as a base film over the substrate 300, and a semiconductor layer 302 is formed over the insulating layer 301. In this embodiment, a crystalline semiconductor layer is used as the semiconductor layer 302. A gate insulating layer 303 is formed over the semiconductor layer 302, and a first conductive film 304 and a second conductive film 305 are stacked. In this embodiment, the first conductive film 304 and the second conductive film 305 are stacked in order to form a gate electrode layer formed over the gate insulating layer with a stacked structure. The semiconductor layer 302 may be doped with a trace amount of an impurity element (boron or phosphorus) in order to control the threshold voltage of the thin film transistor.

第1の導電膜304、第2の導電膜305を所望の形状にエッチングするためのマスク層306を形成する(図1(A)参照。)。マスク層306は、レジストを露光マスクによって所望の形状にエッチングしたレジストパターンである。本実施の形態で用いる露光マスクは、回折格子パターン或いは半透膜からなる光強度低減機能を有する補助パターンを設置した露光マスクである。回折格子パターンとは、スリット、ドット等の開口パターンが少なくとも1つ以上設けられたパターンである。複数開口を有する場合、その開口は秩序を有し規則的(周期的)に配置されていてもよいし、無秩序(非周期的)に配置されていてもよい。露光装置の解像度以下の幅の開口と非開口部とを有する微細な回折格子パターンを用いることによって、実質的な露光量を変調することが可能であり、露光されたレジスト膜の現像後の膜厚を調整でき、レジストをより精密な形状に加工することができる。よって、そのようなマスク層を用いると同一な工程で、所望とする性能に合わせた異なった形状で導電膜や絶縁膜の加工をすることができる。よって、異なる種類の薄膜トランジスタや、サイズの異なる配線などを、工程を増加することなく作製することができる。     A mask layer 306 for etching the first conductive film 304 and the second conductive film 305 into a desired shape is formed (see FIG. 1A). The mask layer 306 is a resist pattern obtained by etching a resist into a desired shape using an exposure mask. The exposure mask used in the present embodiment is an exposure mask provided with an auxiliary pattern having a light intensity reduction function made of a diffraction grating pattern or a semi-transmissive film. The diffraction grating pattern is a pattern in which at least one opening pattern such as a slit or a dot is provided. In the case of having a plurality of openings, the openings may be ordered and arranged regularly (periodically), or may be arranged randomly (non-periodically). By using a fine diffraction grating pattern having an opening with a width less than the resolution of the exposure apparatus and a non-opening portion, it is possible to modulate a substantial exposure amount, and a film after development of the exposed resist film The thickness can be adjusted, and the resist can be processed into a more precise shape. Therefore, when such a mask layer is used, the conductive film and the insulating film can be processed in different shapes according to desired performance in the same process. Thus, different types of thin film transistors, wirings with different sizes, and the like can be manufactured without increasing the number of steps.

このような露光マスクは、光の透過、回折の結果、マスク層形成材料であるレジスト(感光材料)が複数の強度で露光される露光マスクであり、レジスト(感光材料)が2段階以上の強度で露光される露光マスクである。     Such an exposure mask is an exposure mask in which a resist (photosensitive material) as a mask layer forming material is exposed at a plurality of intensities as a result of light transmission and diffraction, and the resist (photosensitive material) has two or more levels of intensity. It is the exposure mask exposed by.

マスク層306を用いて第1の導電膜304及び第2の導電膜305をそれぞれエッチングし、第1のゲート電極層307及び第2のゲート電極層308を形成する(図1(B)参照。)。第1のゲート電極層307及び第2のゲート電極層308の形状は、マスク層306の形状を反映して形成される。本実施の形態では、第1のゲート電極層307の幅の方が第2のゲート電極層308の幅よりも大きい形状となっており、第1のゲート電極層307は、第2のゲート電極層308の側端部より外側に延在している。また、ゲート電極層を形成する際のエッチング工程により、ゲート絶縁層が一部エッチングされ(膜減りともいう)膜厚が薄くなる場合がある。よって、本実施の形態では、第1の導電膜304、第2の導電膜305のエッチング工程により、第1のゲート電極層307、又は第2のゲート電極層308に覆われていない領域のゲート絶縁層303は一部エッチングされ膜厚が薄くなっている。エッチングはドライエッチング、ウェットエッチングなどを用いることができる。なお、第1の導電膜及び第2の導電膜をエッチングする工程で、マスク層306もエッチングされ、マスク層309となる。     The first conductive film 304 and the second conductive film 305 are each etched using the mask layer 306 to form a first gate electrode layer 307 and a second gate electrode layer 308 (see FIG. 1B). ). The shapes of the first gate electrode layer 307 and the second gate electrode layer 308 are formed reflecting the shape of the mask layer 306. In this embodiment, the width of the first gate electrode layer 307 is larger than the width of the second gate electrode layer 308, and the first gate electrode layer 307 includes the second gate electrode layer 307. It extends outward from the side edge of the layer 308. Further, part of the gate insulating layer is etched (also referred to as film reduction) in some cases due to the etching step in forming the gate electrode layer. Therefore, in this embodiment, the gate of the region that is not covered with the first gate electrode layer 307 or the second gate electrode layer 308 by the etching process of the first conductive film 304 and the second conductive film 305 is used. The insulating layer 303 is partially etched to reduce the film thickness. Etching can be dry etching, wet etching, or the like. Note that in the step of etching the first conductive film and the second conductive film, the mask layer 306 is also etched to become the mask layer 309.

また、第1のゲート電極層307及び第2のゲート電極層308を形成する工程と同工程で、第1の導電膜304及び第2の導電膜305を所望な形状にエッチングして配線層を形成することもできる。この場合、配線層にも、マスク層306のような光強度低減機能を有する補助パターンを設置した露光マスクを用いて形成したマスクを用いることで、設けられる場所や機能に応じて自由に形状を設定された配線層を形成することができる。配線層上部に積層する絶縁層などの被覆性を向上させるため、配線層もゲート電極層307及びゲート電極層308と同様に側端部に段差(あるいはテーパー形状)を有して形成することもできるし、第1の配線層と第2の配線層とをほぼ同じ幅で微細に積層して形成することもできる。積層の幅が同じであると、絶縁層を介して積層する他の配線層との配線間容量は減少する。     Further, in the same step as the step of forming the first gate electrode layer 307 and the second gate electrode layer 308, the wiring layer is formed by etching the first conductive film 304 and the second conductive film 305 into a desired shape. It can also be formed. In this case, the wiring layer can also be shaped freely according to the location and function by using a mask formed using an exposure mask provided with an auxiliary pattern having a light intensity reducing function such as the mask layer 306. A set wiring layer can be formed. In order to improve the covering property of an insulating layer or the like laminated on the upper part of the wiring layer, the wiring layer may be formed with a step (or taper shape) at the side end portion similarly to the gate electrode layer 307 and the gate electrode layer 308. In addition, the first wiring layer and the second wiring layer can be finely stacked with substantially the same width. When the stacking width is the same, the inter-wiring capacitance with other wiring layers stacked via the insulating layer decreases.

半導体層302に一導電型を付与する不純物元素を導入し、不純物領域を形成する。本実施の形態ではnチャネル型の薄膜トランジスタを形成するため、一導電型を付与する不純物元素として、n型を付与する不純物元素(本実施の形態ではリン(P))を用いる。マスク層309、第1のゲート電極層307及び第2のゲート電極層308が設けられた半導体層302に、n型を付与する不純物元素312を添加し、第1のn型不純物領域314a、第1のn型不純物領域314b、第2のn型不純物領域313a、第2のn型不純物領域313bを形成する(図1(C)参照。)。また、不純物元素312が添加されない半導体層302の領域は、チャネル形成領域315となる。     An impurity element imparting one conductivity type is introduced into the semiconductor layer 302 to form an impurity region. In this embodiment, an n-channel thin film transistor is formed; therefore, an impurity element imparting n-type conductivity (phosphorus (P) in this embodiment) is used as the impurity element imparting one conductivity type. An impurity element 312 imparting n-type conductivity is added to the semiconductor layer 302 provided with the mask layer 309, the first gate electrode layer 307, and the second gate electrode layer 308, and the first n-type impurity region 314a, One n-type impurity region 314b, a second n-type impurity region 313a, and a second n-type impurity region 313b are formed (see FIG. 1C). In addition, the region of the semiconductor layer 302 to which the impurity element 312 is not added becomes a channel formation region 315.

n型を付与する不純物元素312は、イオンドーピング法やイオン注入法を用いて、半導体層302に添加することができる。n型を付与する不純物元素312を、第1のゲート電極層307、第2のゲート電極層308及びマスク層309に覆われていない半導体層302の領域に添加して形成した第2のn型不純物領域313a、第2のn型不純物領域313bは、高濃度n型不純物領域となる。一方、n型を付与する不純物元素312を、第2のゲート電極層308に覆われていない第1のゲート電極層307の領域を通過させて半導体層302に添加して形成した第1のn型不純物領域314a、第1のn型不純物領域314bは、低濃度n型不純物領域となる。     The impurity element 312 imparting n-type conductivity can be added to the semiconductor layer 302 by an ion doping method or an ion implantation method. An n-type impurity element 312 is added to a region of the semiconductor layer 302 that is not covered with the first gate electrode layer 307, the second gate electrode layer 308, and the mask layer 309. The impurity region 313a and the second n-type impurity region 313b are high-concentration n-type impurity regions. On the other hand, an n-type impurity element 312 is added to the semiconductor layer 302 through the region of the first gate electrode layer 307 that is not covered with the second gate electrode layer 308. The type impurity region 314a and the first n-type impurity region 314b are low-concentration n-type impurity regions.

本実施の形態では、ゲート電極層が積層構造であり、形状の異なる第1のゲート電極層307及び第2のゲート電極層308の形状を利用して、一回のn型を付与する不純物元素312の添加によって自己整合的に、第1のn型不純物領域314a、第1のn型不純物領域314b、第2のn型不純物領域313a、第2のn型不純物領域313bを形成する。本実施の形態では、第2のn型不純物領域313a、第2のn型不純物領域313b、第1のn型不純物領域314a、第1のn型不純物領域314bを、1回の不純物元素の添加工程を行って形成しているが、第1のゲート電極層307、第2のゲート電極層308及びゲート絶縁層303のそれぞれの膜厚と、不純物元素の添加条件を制御することで複数回の添加工程で上記不純物領域を形成することもできる。     In this embodiment, the gate electrode layer has a stacked structure, and the impurity element imparting one n-type conductivity is formed using the shapes of the first gate electrode layer 307 and the second gate electrode layer 308 having different shapes. The first n-type impurity region 314a, the first n-type impurity region 314b, the second n-type impurity region 313a, and the second n-type impurity region 313b are formed in a self-aligned manner by adding 312. In this embodiment, the second n-type impurity region 313a, the second n-type impurity region 313b, the first n-type impurity region 314a, and the first n-type impurity region 314b are added to the impurity element once. The first gate electrode layer 307, the second gate electrode layer 308, and the gate insulating layer 303 are formed several times by controlling the thicknesses of the first gate electrode layer 307, the second gate electrode layer 308, and the gate insulating layer 303 and the impurity element addition conditions. The impurity region can be formed in the addition step.

第2のn型不純物領域313a、第2のn型不純物領域313bは、高濃度n型不純物領域であり、ソース、ドレインとして機能する。一方、第1のn型不純物領域314a、第1のn型不純物領域314bは低濃度n型不純物領域であり、LDD(LightlyDoped Drain)領域となる。本明細書では、不純物領域がゲート絶縁層を介してゲート電極層と重なる領域をLov領域と示し、不純物領域がゲート絶縁層を介してゲート電極層と重ならない領域をLoff領域と示す。     The second n-type impurity region 313a and the second n-type impurity region 313b are high-concentration n-type impurity regions and function as a source and a drain. On the other hand, the first n-type impurity region 314a and the first n-type impurity region 314b are low-concentration n-type impurity regions and become LDD (Lightly Doped Drain) regions. In this specification, a region where the impurity region overlaps with the gate electrode layer through the gate insulating layer is referred to as a Lov region, and a region where the impurity region does not overlap with the gate electrode layer through the gate insulating layer is referred to as a Loff region.

また、図1(C)では、不純物領域においてハッチングと白地で示されているが、これは、白地部分に不純物元素が添加されていないということを示すのではなく、この領域の不純物元素の濃度分布がマスクやドーピング条件を反映していることを直感的に理解できるようにしたためである。なお、このことは本明細書の他の図面においても同様である。 Further, in FIG. 1C, the impurity region is indicated by hatching and white background, but this does not indicate that the impurity element is not added to the white background portion, but the concentration of the impurity element in this region. This is because it is possible to intuitively understand that the distribution reflects the mask and doping conditions. This also applies to other drawings in this specification.

第2のゲート電極層308をマスクとして、第1のゲート電極層307をエッチングし、第1のゲート電極層316を形成する(図1(D)参照。)。第1のゲート電極層316は、第2のゲート電極層308の形状が反映されており、第2のゲート電極層308より外側に延在していた第1のゲート電極層307の領域を除去された形状となる。よって、第1のゲート電極層316の側端部と第2のゲート電極層308の側端部はほぼ一致する。また本実施の形態では、第1のゲート電極層307のエッチング工程において、マスク層309を除去する。マスク層309は、第1のゲート電極層307及び第2のゲート電極層308の形成後、除去してしまってもよいが、本実施の形態のように、第1のゲート電極層316の形成時に同一工程で行うと工程を簡略化することができる。     The first gate electrode layer 307 is etched using the second gate electrode layer 308 as a mask to form a first gate electrode layer 316 (see FIG. 1D). The first gate electrode layer 316 reflects the shape of the second gate electrode layer 308, and removes the region of the first gate electrode layer 307 that extends outward from the second gate electrode layer 308. It becomes the shape made. Therefore, the side end portion of the first gate electrode layer 316 and the side end portion of the second gate electrode layer 308 substantially coincide with each other. In this embodiment mode, the mask layer 309 is removed in the etching step of the first gate electrode layer 307. Although the mask layer 309 may be removed after the first gate electrode layer 307 and the second gate electrode layer 308 are formed, the formation of the first gate electrode layer 316 is performed as in this embodiment mode. Sometimes the process can be simplified if performed in the same process.

第1のゲート電極層307を第1のゲート電極層316のように加工したため、第1のn型不純物領域314a、及び第1のn型不純物領域314bは第1のゲート電極層316及び第2のゲート電極層308にゲート絶縁層303を介して覆われていないLoff領域として形成されることになる。ドレイン側にLoff領域として形成される第1のn型不純物領域314a、又は第1のn型不純物領域314bは、ドレイン近傍の電界を緩和してホットキャリア注入による劣化を防ぐとともに、オフ電流を低減する効果がある。この結果、信頼性が高く、低消費電力の半導体装置を作製することが可能である。     Since the first gate electrode layer 307 is processed like the first gate electrode layer 316, the first n-type impurity region 314 a and the first n-type impurity region 314 b are the first gate electrode layer 316 and the second gate electrode layer 316. The gate electrode layer 308 is formed as a Loff region that is not covered with the gate insulating layer 303 interposed therebetween. The first n-type impurity region 314a or the first n-type impurity region 314b formed as a Loff region on the drain side relaxes the electric field in the vicinity of the drain to prevent deterioration due to hot carrier injection and reduce off current. There is an effect to. As a result, a semiconductor device with high reliability and low power consumption can be manufactured.

ソース領域、ドレイン領域として機能する第2のn型不純物領域313a、第2のn型不純物領域313bに電気的に接続する配線層(ソース電極層、ドレイン電極層ともいう、図1では図示せず)を形成し、nチャネル型薄膜トランジスタが作製される。     A wiring layer (also referred to as a source electrode layer or a drain electrode layer, not shown in FIG. 1, which is electrically connected to the second n-type impurity region 313a and the second n-type impurity region 313b functioning as a source region and a drain region. ) To form an n-channel thin film transistor.

通常自己整合的でなく、半導体層中に濃度の異なる不純物領域を形成する場合、不純物領域を形成の際に用いるマスク層の加工時のアライメントずれによって、所望とする不純物領域の長さ、面積が得られない場合がある。設定通りの不純物領域が形成できないと、所望とする薄膜トランジスタのデバイス特性が得られず、かつ複数の薄膜トランジスタにおいてデバイス特性にばらつきが生じてしまう。よって得られる半導体装置の信頼性も低下する。     When impurity regions having different concentrations are usually formed in a semiconductor layer that is not self-aligned, the length and area of the desired impurity region may be reduced due to misalignment during processing of the mask layer used for forming the impurity region. It may not be obtained. If the impurity region as set cannot be formed, desired device characteristics of the thin film transistor cannot be obtained, and device characteristics vary among the plurality of thin film transistors. Therefore, the reliability of the obtained semiconductor device is also lowered.

またマスク層309を除去してしまうと、半導体層302を不純物元素のドーピングより保護できなくなる場合も生じる。     If the mask layer 309 is removed, the semiconductor layer 302 may not be protected by doping with an impurity element.

本発明を用いると、信頼性の高い半導体装置を簡略化した工程で作製することができる。よって、高精細、高画質な半導体装置、表示装置を低いコストで歩留まり良く製造することができる。     By using the present invention, a highly reliable semiconductor device can be manufactured through a simplified process. Therefore, high-definition and high-quality semiconductor devices and display devices can be manufactured with low cost and high yield.

(実施の形態2)
本実施の形態における薄膜トランジスタの作製方法を、図2を用いて詳細に説明する。本実施の形態では、ゲート電極層の構造が異なる2種類の薄膜トランジスタを同工程で作製する例を示す。
(Embodiment 2)
A method for manufacturing the thin film transistor in this embodiment will be described in detail with reference to FIGS. In this embodiment, an example in which two types of thin film transistors having different gate electrode layer structures are manufactured in the same step will be described.

実施の形態1と同様に、基板320上に、下地膜となる絶縁層321を形成し、半導体層322a、半導体層322b、半導体層322a及び半導体層322bを覆うゲート絶縁層323を形成する(図2(A)参照。)。半導体層322a及び半導体層322bには、薄膜トランジスタのしきい値電圧を制御するために微量な不純物元素(ボロン(B)またはリン(P))のドーピングを行っていてもよい。     As in Embodiment 1, an insulating layer 321 serving as a base film is formed over the substrate 320, and a gate insulating layer 323 covering the semiconductor layer 322a, the semiconductor layer 322b, the semiconductor layer 322a, and the semiconductor layer 322b is formed (FIG. 2 (A).) The semiconductor layer 322a and the semiconductor layer 322b may be doped with a slight amount of an impurity element (boron (B) or phosphorus (P)) in order to control the threshold voltage of the thin film transistor.

ゲート絶縁層323上に第1の導電膜324、及び第2の導電膜325を形成し、所望な形状に加工するためのレジストからなるマスク層326a、及びマスク層326bを形成する(図2(B)参照。)。マスク層326a及びマスク層326bも実施の形態1で示したマスク層306と同様に、回折格子パターン或いは半透膜からなる光強度低減機能を有する補助パターンを設置した露光マスクを用いて形成する。このような露光マスクであると多様な露光の制御がより正確に行えるので、レジストをより精密な形状に加工することができる。よって、そのようなマスク層を用いると同一な工程で、所望とする性能に合わせた異なった形状に導電膜や絶縁膜の加工をすることができる。よって、異なる特性を有する薄膜トランジスタや、サイズや形状の異なる配線などを、工程を増加することなく作製することができる。     A first conductive film 324 and a second conductive film 325 are formed over the gate insulating layer 323, and a mask layer 326a and a mask layer 326b made of resist for processing into a desired shape are formed (FIG. 2 ( See B). Similarly to the mask layer 306 shown in Embodiment Mode 1, the mask layer 326a and the mask layer 326b are also formed using an exposure mask provided with an auxiliary pattern having a light intensity reducing function including a diffraction grating pattern or a semi-transmissive film. With such an exposure mask, various exposure controls can be performed more accurately, so that the resist can be processed into a more precise shape. Therefore, when such a mask layer is used, the conductive film and the insulating film can be processed into different shapes in accordance with desired performance in the same process. Accordingly, thin film transistors having different characteristics, wirings having different sizes and shapes, and the like can be manufactured without increasing the number of steps.

マスク層326a、及びマスク層326bを用いて第1の導電膜324及び第2の導電膜325をそれぞれエッチングし、第1のゲート電極層327a、第1のゲート電極層327b、第2のゲート電極層328a、及び第2のゲート電極層328bを形成する(図2(C)参照。)。なお、第1の導電膜324及び第2の導電膜325をエッチングする工程で、マスク層326a及びマスク層326bもエッチングされ、マスク層329a及びマスク層329bとなる。第1のゲート電極層327a、第1のゲート電極層327b、第2のゲート電極層328a、及び第2のゲート電極層328bの形状は、マスク層326a及びマスク層326bの形状を反映して形成される。本実施の形態では、第1のゲート電極層327a、及び第1のゲート電極層327bの幅の方が第2のゲート電極層328a、及び第2のゲート電極層328bの幅よりも大きい形状となっており、第1のゲート電極層327a及び第1のゲート電極層327bは、第2のゲート電極層328a、及び第2のゲート電極層328bの側端部より外側に、それぞれ延在している。エッチングはドライエッチング、ウェットエッチングなどを用いることができる。     The first conductive film 324 and the second conductive film 325 are etched using the mask layer 326a and the mask layer 326b, respectively, so that the first gate electrode layer 327a, the first gate electrode layer 327b, and the second gate electrode are etched. A layer 328a and a second gate electrode layer 328b are formed (see FIG. 2C). Note that in the step of etching the first conductive film 324 and the second conductive film 325, the mask layer 326a and the mask layer 326b are also etched to be the mask layer 329a and the mask layer 329b. The shapes of the first gate electrode layer 327a, the first gate electrode layer 327b, the second gate electrode layer 328a, and the second gate electrode layer 328b are formed reflecting the shapes of the mask layer 326a and the mask layer 326b. Is done. In this embodiment, the width of the first gate electrode layer 327a and the first gate electrode layer 327b is larger than the width of the second gate electrode layer 328a and the second gate electrode layer 328b. The first gate electrode layer 327a and the first gate electrode layer 327b extend outward from the side end portions of the second gate electrode layer 328a and the second gate electrode layer 328b, respectively. Yes. Etching can be dry etching, wet etching, or the like.

半導体層322a、第1のゲート電極層327a及び第2のゲート電極層328aを覆うマスク層397aを形成し、半導体層322bに一導電型を付与する不純物元素を導入し、不純物領域を形成する。図2(D)の工程では、nチャネル型の薄膜トランジスタを形成するため、一導電型を付与する不純物元素として、n型を付与する不純物元素(本実施の形態ではリン(P))を用いる。     A mask layer 397a is formed to cover the semiconductor layer 322a, the first gate electrode layer 327a, and the second gate electrode layer 328a, and an impurity element imparting one conductivity type is introduced into the semiconductor layer 322b to form an impurity region. In the step of FIG. 2D, in order to form an n-channel thin film transistor, an impurity element imparting n-type conductivity (phosphorus (P) in this embodiment) is used as an impurity element imparting one conductivity type.

第1のゲート電極層327b、第2のゲート電極層328b及びマスク層329bが設けられた半導体層322bにn型を付与する不純物元素330を添加し、第1のn型不純物領域334a、第1のn型不純物領域334b、第2のn型不純物領域333a、及び第2のn型不純物領域333bを形成する(図2(D)参照。)。また、不純物元素330が添加されない半導体層322bの領域は、チャネル形成領域335となる。なお、マスク層397aによって半導体層322aは不純物元素330よりマスクされている。     An impurity element 330 imparting n-type conductivity is added to the semiconductor layer 322b provided with the first gate electrode layer 327b, the second gate electrode layer 328b, and the mask layer 329b, whereby the first n-type impurity region 334a, the first The n-type impurity region 334b, the second n-type impurity region 333a, and the second n-type impurity region 333b are formed (see FIG. 2D). In addition, a region of the semiconductor layer 322b to which the impurity element 330 is not added becomes a channel formation region 335. Note that the semiconductor layer 322a is masked by the impurity element 330 by the mask layer 397a.

n型を付与する不純物元素330を、第1のゲート電極層327b、第2のゲート電極層328b及びマスク層329bに覆われていない半導体層322bの領域に添加して形成した第2のn型不純物領域333a、第2のn型不純物領域333bは、高濃度n型不純物領域となる。一方、n型を付与する不純物元素330を、第2のゲート電極層328bに覆われていない第1のゲート電極層327bの領域を通過させて半導体層322bに添加して形成した第1のn型不純物領域334a、第1のn型不純物領域334bは、低濃度n型不純物領域となる。本実施の形態では、ゲート電極層が積層構造であり、形状の異なる第1のゲート電極層327b及び第2のゲート電極層328bの形状を利用して、一回のn型を付与する不純物元素330の添加によって自己整合的に、第1のn型不純物領域334a、第1のn型不純物領域334b、第2のn型不純物領域333a、第2のn型不純物領域333bを形成する。     An n-type impurity element 330 is added to a region of the semiconductor layer 322b which is not covered with the first gate electrode layer 327b, the second gate electrode layer 328b, and the mask layer 329b. The impurity region 333a and the second n-type impurity region 333b are high-concentration n-type impurity regions. On the other hand, an impurity element 330 imparting n-type conductivity is added to the semiconductor layer 322b through the region of the first gate electrode layer 327b that is not covered with the second gate electrode layer 328b. The type impurity region 334a and the first n-type impurity region 334b are low-concentration n-type impurity regions. In this embodiment, the gate electrode layer has a stacked structure, and an impurity element imparting a single n-type by using the shapes of the first gate electrode layer 327b and the second gate electrode layer 328b having different shapes By adding 330, a first n-type impurity region 334a, a first n-type impurity region 334b, a second n-type impurity region 333a, and a second n-type impurity region 333b are formed.

n型を付与する不純物元素330の添加は、複数回で行ってもよいし、一回の添加工程により、それぞれの不純物領域の形成を行ってもよい。不純物元素を添加する際のドーピング条件を制御することによって、一度の添加工程で、第1のn型不純物領域334a、及び第1のn型不純物領域334b、第2のn型不純物領域333a、第2のn型不純物領域333bを形成するか、複数回行うことで前記不純物領域を形成するかを選択することができる。     The addition of the impurity element 330 imparting n-type conductivity may be performed a plurality of times, or each impurity region may be formed by a single addition step. By controlling the doping conditions when the impurity element is added, the first n-type impurity region 334a, the first n-type impurity region 334b, the second n-type impurity region 333a, the first n-type impurity region 333a, It is possible to select whether to form the second n-type impurity region 333b or to form the impurity region by performing a plurality of times.

第2のn型不純物領域333a、第2のn型不純物領域333bは、高濃度n型不純物領域であり、ソース領域、ドレイン領域として機能する。一方、第1のn型不純物領域334a、第1のn型不純物領域334bは低濃度n型不純物領域であり、LDD領域となる。本実施の形態において、第1のn型不純物領域334a、第1のn型不純物領域334bは、ゲート絶縁層323を介して、第1のゲート電極層327bに覆われているのでLov領域であり、ドレイン領域近傍の電界を緩和し、ホットキャリアによるオン電流の劣化を抑制することが可能である。     The second n-type impurity region 333a and the second n-type impurity region 333b are high-concentration n-type impurity regions and function as a source region and a drain region. On the other hand, the first n-type impurity region 334a and the first n-type impurity region 334b are low-concentration n-type impurity regions and serve as LDD regions. In this embodiment, the first n-type impurity region 334a and the first n-type impurity region 334b are Lov regions because they are covered with the first gate electrode layer 327b with the gate insulating layer 323 interposed therebetween. It is possible to alleviate the electric field in the vicinity of the drain region and suppress deterioration of on-current due to hot carriers.

本実施の形態では、マスク層397a、マスク層329bを除去した後、第1のゲート電極層327b、第2のゲート電極層328b及び半導体層322bを覆うマスク層397bを形成する。一導電型を付与する不純物元素として、p型を付与する不純物元素(本実施の形態ではボロン(B)を用いる)を半導体層322aに添加し、不純物領域を形成する。本実施の形態では、第1のゲート電極層327a及び第2のゲート電極層328aが設けられた半導体層322aにp型を付与する不純物元素332を添加し、第1のp型不純物領域387a、第1のp型不純物領域387b、第2のp型不純物領域386a、第2のp型不純物領域386bを形成する(図2(E)参照。)。また、不純物元素332が添加されない半導体層322aの領域は、チャネル形成領域388となる。なお、マスク層397bによって半導体層322bは不純物元素332よりマスクされている。     In this embodiment, after the mask layer 397a and the mask layer 329b are removed, a mask layer 397b that covers the first gate electrode layer 327b, the second gate electrode layer 328b, and the semiconductor layer 322b is formed. An impurity element imparting p-type conductivity (using boron (B) in this embodiment) is added to the semiconductor layer 322a as an impurity element imparting one conductivity type, so that an impurity region is formed. In this embodiment, an impurity element 332 that imparts p-type conductivity is added to the semiconductor layer 322a over which the first gate electrode layer 327a and the second gate electrode layer 328a are provided, so that the first p-type impurity region 387a, A first p-type impurity region 387b, a second p-type impurity region 386a, and a second p-type impurity region 386b are formed (see FIG. 2E). The region of the semiconductor layer 322a to which the impurity element 332 is not added becomes a channel formation region 388. Note that the semiconductor layer 322b is masked with the impurity element 332 by the mask layer 397b.

p型を付与する不純物元素332を、第1のゲート電極層327a、第2のゲート電極層328aに覆われていない半導体層322aの領域に添加して形成した第2のp型不純物領域386a、第2のp型不純物領域386bは、高濃度p型不純物領域となる。一方、p型を付与する不純物元素332を、第2のゲート電極層328aに覆われていない第1のゲート電極層327aの領域を通過させて半導体層322aに添加して形成した第1のp型不純物領域387a、第1のp型不純物領域387bは、低濃度p型不純物領域となる。     a second p-type impurity region 386a formed by adding an impurity element 332 imparting p-type conductivity to a region of the semiconductor layer 322a not covered with the first gate electrode layer 327a and the second gate electrode layer 328a; The second p-type impurity region 386b is a high-concentration p-type impurity region. On the other hand, a first p formed by adding an impurity element 332 imparting p-type to the semiconductor layer 322a through the region of the first gate electrode layer 327a not covered with the second gate electrode layer 328a. The type impurity region 387a and the first p-type impurity region 387b are low-concentration p-type impurity regions.

半導体層322aへのp型を付与する不純物元素332の添加は、複数回で行ってもよいし、一回の添加工程により、それぞれの不純物領域の形成を行ってもよい。本実施の形態では、第1のp型不純物領域387a、及び第1のp型不純物領域387bの方が、第2のp型不純物領域386a、第2のp型不純物領域386bよりもp型を付与する不純物元素の濃度が低い場合を示したが、不純物の添加条件によっては、第1のゲート電極層327aの下の不純物領域の方が、第1のゲート電極層327aに覆われていない不純物領域よりも不純物濃度が高い場合もある。よって、第1のp型不純物領域387a、及び第1のp型不純物領域387bの方が、第2のp型不純物領域386a、第2のp型不純物領域386bよりもp型を付与する不純物元素の濃度が高い、もしくは同程度となる場合もある。     The addition of the impurity element 332 imparting p-type to the semiconductor layer 322a may be performed a plurality of times, or each impurity region may be formed by a single addition step. In this embodiment mode, the first p-type impurity region 387a and the first p-type impurity region 387b have p-type conductivity more than the second p-type impurity region 386a and the second p-type impurity region 386b. Although the case where the concentration of the impurity element to be applied is low is shown, depending on the impurity addition conditions, the impurity region under the first gate electrode layer 327a is not covered with the first gate electrode layer 327a. The impurity concentration may be higher than the region. Therefore, the first p-type impurity region 387a and the first p-type impurity region 387b have an impurity element imparting p-type more than the second p-type impurity region 386a and the second p-type impurity region 386b. In some cases, the concentration of is high or similar.

第2のゲート電極層328aをマスクとして、第1のゲート電極層327aをエッチングし、第1のゲート電極層336を形成する。第1のゲート電極層336は、第2のゲート電極層328aの形状を反映されており、第2のゲート電極層328aより外側に延在していた第1のゲート電極層327aの領域を除去された形状となる。よって、第1のゲート電極層336の側端部と第2のゲート電極層328aの側端部はほぼ一致する。     Using the second gate electrode layer 328a as a mask, the first gate electrode layer 327a is etched to form the first gate electrode layer 336. The first gate electrode layer 336 reflects the shape of the second gate electrode layer 328a, and removes the region of the first gate electrode layer 327a that extends outward from the second gate electrode layer 328a. It becomes the shape made. Therefore, the side end portion of the first gate electrode layer 336 and the side end portion of the second gate electrode layer 328a substantially coincide with each other.

第2のp型不純物領域386a、及び第2のp型不純物領域386bは、高濃度p型不純物領域であり、ソース、ドレインとして機能する。一方、第1のp型不純物領域387a、及び第1のp型不純物領域387bは低濃度p型不純物領域であり、LDD領域となる。第1のゲート電極層327aを第1のゲート電極層336のように加工したため、第1のp型不純物領域387a、及び第1のp型不純物領域387bは第1のゲート電極層336及び第2のゲート電極層328aにゲート絶縁層323を介して覆われていないLoff領域として形成されることになる。ドレイン側にLoff領域として形成される第1のp型不純物領域387a、又は第1のp型不純物領域387bは、オフ電流を低減する効果がある。     The second p-type impurity region 386a and the second p-type impurity region 386b are high-concentration p-type impurity regions and function as a source and a drain. On the other hand, the first p-type impurity region 387a and the first p-type impurity region 387b are low-concentration p-type impurity regions and serve as LDD regions. Since the first gate electrode layer 327a is processed like the first gate electrode layer 336, the first p-type impurity region 387a and the first p-type impurity region 387b are the first gate electrode layer 336 and the second gate electrode layer 336b. The gate electrode layer 328a is formed as a Loff region that is not covered with the gate insulating layer 323 interposed therebetween. The first p-type impurity region 387a or the first p-type impurity region 387b formed as a Loff region on the drain side has an effect of reducing off-state current.

絶縁層331を形成し、絶縁層331に各ソース領域ドレイン領域に達する開口を形成した後、ソース領域、ドレイン領域として機能する第2のp型不純物領域386a、第2のp型不純物領域386bにそれぞれ電気的に接続するソース電極層又はドレイン電極層369a、ソース電極層又はドレイン電極層369b、ソース領域、ドレイン領域として機能する第2のn型不純物領域333a、第2のn型不純物領域333bにそれぞれ電気的に接続するソース電極層又はドレイン電極層369c、ソース電極層又はドレイン電極層369dを形成する(図2(F)参照。)。以上の工程により、pチャネル型薄膜トランジスタ339a、nチャネル型薄膜トランジスタ339bが作製される。pチャネル型薄膜トランジスタ339a、及びnチャネル型薄膜トランジスタ339bを電気的に接続することによりCMOS構造を作製することができる。     After the insulating layer 331 is formed and an opening reaching each source region drain region is formed in the insulating layer 331, the second p-type impurity region 386a and the second p-type impurity region 386b functioning as the source region and the drain region are formed. A source or drain electrode layer 369a, a source or drain electrode layer 369b that are electrically connected to each other, a second n-type impurity region 333a that functions as a source region and a drain region, and a second n-type impurity region 333b, respectively A source or drain electrode layer 369c and a source or drain electrode layer 369d which are electrically connected to each other are formed (see FIG. 2F). Through the above steps, a p-channel thin film transistor 339a and an n-channel thin film transistor 339b are manufactured. A CMOS structure can be manufactured by electrically connecting the p-channel thin film transistor 339a and the n-channel thin film transistor 339b.

本発明を用いると、信頼性の高い半導体装置を簡略化した工程で作製することができる。よって、高精細、高画質な半導体装置、表示装置を低いコストで歩留まり良く製造することができる。     By using the present invention, a highly reliable semiconductor device can be manufactured through a simplified process. Therefore, high-definition and high-quality semiconductor devices and display devices can be manufactured with low cost and high yield.

(実施の形態3)
本実施の形態における薄膜トランジスタの作製方法を、図3を用いて詳細に説明する。本実施の形態では、ゲート電極層の構造が異なる2種類の薄膜トランジスタを同工程で作製する例を示す。
(Embodiment 3)
A method for manufacturing the thin film transistor in this embodiment will be described in detail with reference to FIGS. In this embodiment, an example in which two types of thin film transistors having different gate electrode layer structures are manufactured in the same step will be described.

実施の形態1と同様に、基板340上に、下地膜となる絶縁層341を形成し、半導体層342a、半導体層342b、半導体層342a及び半導体層342bを覆うゲート絶縁層343を形成する。半導体層342a及び半導体層342bには、薄膜トランジスタのしきい値電圧を制御するために微量な不純物元素(ボロン(B)またはリン(P))のドーピングを行っていてもよい。     As in Embodiment 1, an insulating layer 341 serving as a base film is formed over the substrate 340, and a gate insulating layer 343 covering the semiconductor layer 342a, the semiconductor layer 342b, the semiconductor layer 342a, and the semiconductor layer 342b is formed. The semiconductor layer 342a and the semiconductor layer 342b may be doped with a slight amount of an impurity element (boron (B) or phosphorus (P)) in order to control the threshold voltage of the thin film transistor.

ゲート絶縁層343上に第1の導電膜344、及び第2の導電膜345を形成し、所望な形状に加工するためのレジストからなるマスク層346a、及びマスク層346bを形成する(図3(A)参照。)。マスク層346a及びマスク層346bも実施の形態1で示したマスク層306と同様に、回折格子パターン或いは半透膜からなる光強度低減機能を有する補助パターンを設置した露光マスクを用いて形成する。このような露光マスクであると多様な露光の制御がより正確に行えるので、レジストをより精密な形状に加工することができる。よって、そのようなマスク層を用いると同一な工程で、所望とする性能に合わせた異なった形状で導電膜や絶縁膜の加工をすることができる。よって、異なる特性を有する薄膜トランジスタや、サイズや形状の異なる配線などを、工程を増加することなく作製することができる。     A first conductive film 344 and a second conductive film 345 are formed over the gate insulating layer 343, and a mask layer 346a and a mask layer 346b made of resist for processing into a desired shape are formed (FIG. 3 ( See A). Similarly to the mask layer 306 shown in Embodiment Mode 1, the mask layer 346a and the mask layer 346b are also formed using an exposure mask provided with an auxiliary pattern having a light intensity reducing function made of a diffraction grating pattern or a semi-transmissive film. With such an exposure mask, various exposure controls can be performed more accurately, so that the resist can be processed into a more precise shape. Therefore, when such a mask layer is used, the conductive film and the insulating film can be processed in different shapes according to desired performance in the same process. Accordingly, thin film transistors having different characteristics, wirings having different sizes and shapes, and the like can be manufactured without increasing the number of steps.

マスク層346a及びマスク層346bを用いて第1の導電膜344及び第2の導電膜345をそれぞれエッチングにより加工し、第1のゲート電極層347a、第1のゲート電極層347b、第2のゲート電極層348a、及び第2のゲート電極層348bを形成する(図3(B)参照。)。なお、第1の導電膜344及び第2の導電膜345をエッチングする工程で、マスク層346a及びマスク層346bもエッチングされ、マスク層349a及びマスク層349bとなる。第1のゲート電極層347a、第1のゲート電極層347b、第2のゲート電極層348a、及び第2のゲート電極層348bの形状は、マスク層346a及びマスク層346bの形状を反映して形成される。本実施の形態では、第1のゲート電極層347a、及び第1のゲート電極層347bの幅の方が第2のゲート電極層348a、及び第2のゲート電極層348bの幅よりも大きい形状となっており、第1のゲート電極層347a、第1のゲート電極層347bは、第2のゲート電極層348a、及び第2のゲート電極層348bの側端部より外側に、それぞれ延在している。第1の導電膜344及び第2の導電膜345のエッチングはドライエッチング、ウェットエッチングなどを用いることができる。     The first conductive film 344 and the second conductive film 345 are processed by etching using the mask layer 346a and the mask layer 346b, respectively, so that the first gate electrode layer 347a, the first gate electrode layer 347b, and the second gate are formed. An electrode layer 348a and a second gate electrode layer 348b are formed (see FIG. 3B). Note that in the step of etching the first conductive film 344 and the second conductive film 345, the mask layer 346a and the mask layer 346b are also etched to be the mask layer 349a and the mask layer 349b. The shapes of the first gate electrode layer 347a, the first gate electrode layer 347b, the second gate electrode layer 348a, and the second gate electrode layer 348b are formed reflecting the shapes of the mask layer 346a and the mask layer 346b. Is done. In this embodiment, the widths of the first gate electrode layer 347a and the first gate electrode layer 347b are larger than the widths of the second gate electrode layer 348a and the second gate electrode layer 348b. The first gate electrode layer 347a and the first gate electrode layer 347b extend outside the side end portions of the second gate electrode layer 348a and the second gate electrode layer 348b, respectively. Yes. For the etching of the first conductive film 344 and the second conductive film 345, dry etching, wet etching, or the like can be used.

半導体層342a及び半導体層342bに一導電型を付与する不純物元素を導入し、不純物領域を形成する。本実施の形態は、nチャネル型の薄膜トランジスタを形成するため、一導電型を付与する不純物元素として、n型を付与する不純物元素(本実施の形態ではリン(P))を用いる。第1のゲート電極層347a、第1のゲート電極層347b、第2のゲート電極層348a及び第2のゲート電極層348bが設けられた、半導体層342a及び半導体層342bにn型を付与する不純物元素352を添加し、第1のn型不純物領域354a、第1のn型不純物領域354b、第1のn型不純物領域354c、第1のn型不純物領域354d、第2のn型不純物領域353a、第2のn型不純物領域353b、第2のn型不純物領域353c、第2のn型不純物領域353dを形成する(図3(C)参照。)。また、不純物元素352が添加されない半導体層342a及び半導体層342bの領域は、チャネル形成領域355a又はチャネル形成領域355bとなる。     An impurity element imparting one conductivity type is introduced into the semiconductor layers 342a and 342b, so that impurity regions are formed. In this embodiment, an n-type impurity element (phosphorus (P) in this embodiment) is used as an impurity element imparting one conductivity type in order to form an n-channel thin film transistor. Impurities imparting n-type conductivity to the semiconductor layer 342a and the semiconductor layer 342b in which the first gate electrode layer 347a, the first gate electrode layer 347b, the second gate electrode layer 348a, and the second gate electrode layer 348b are provided An element 352 is added, and the first n-type impurity region 354a, the first n-type impurity region 354b, the first n-type impurity region 354c, the first n-type impurity region 354d, and the second n-type impurity region 353a are added. A second n-type impurity region 353b, a second n-type impurity region 353c, and a second n-type impurity region 353d are formed (see FIG. 3C). The regions of the semiconductor layer 342a and the semiconductor layer 342b to which the impurity element 352 is not added serve as a channel formation region 355a or a channel formation region 355b.

n型を付与する不純物元素352を、第1のゲート電極層347a、第1のゲート電極層347b、第2のゲート電極層348a、第2のゲート電極層348b、マスク層349a、及びマスク層349bに覆われていない半導体層342a及び半導体層342bの領域に添加して形成した第2のn型不純物領域353a、第2のn型不純物領域353b、第2のn型不純物領域353c、第2のn型不純物領域353dは、高濃度n型不純物領域となる。一方、n型を付与する不純物元素352を、第2のゲート電極層348a又は第2のゲート電極層348bに覆われていない第1のゲート電極層347a又は第1のゲート電極層347bの領域を通過させて半導体層342a又は半導体層342bに添加して形成した第1のn型不純物領域354a、第1のn型不純物領域354b、第1のn型不純物領域354c、第1のn型不純物領域354dは、低濃度n型不純物領域となる。本実施の形態では、ゲート電極層が積層構造であり、形状の異なる第1のゲート電極層347a、第1のゲート電極層347b、第2のゲート電極層348a、及び第2のゲート電極層348bの形状を利用して、一回のn型を付与する不純物元素352の添加によって自己整合的に、第1のn型不純物領域354a、第1のn型不純物領域354b、第1のn型不純物領域354c、第1のn型不純物領域354d、第2のn型不純物領域353a、第2のn型不純物領域353b、第2のn型不純物領域353c及び第2のn型不純物領域353dを形成する。     The impurity element 352 imparting n-type conductivity is added to the first gate electrode layer 347a, the first gate electrode layer 347b, the second gate electrode layer 348a, the second gate electrode layer 348b, the mask layer 349a, and the mask layer 349b. The second n-type impurity region 353a, the second n-type impurity region 353b, the second n-type impurity region 353c, the second n-type impurity region 353c, and the second n-type impurity region 353c formed in the regions of the semiconductor layer 342a and the semiconductor layer 342b which are not covered with The n-type impurity region 353d is a high-concentration n-type impurity region. On the other hand, the impurity element 352 imparting n-type conductivity is applied to the region of the first gate electrode layer 347a or the first gate electrode layer 347b which is not covered with the second gate electrode layer 348a or the second gate electrode layer 348b. A first n-type impurity region 354a, a first n-type impurity region 354b, a first n-type impurity region 354c, and a first n-type impurity region which are formed to be added to the semiconductor layer 342a or the semiconductor layer 342b. 354d is a low-concentration n-type impurity region. In this embodiment, the gate electrode layer has a stacked structure, and the first gate electrode layer 347a, the first gate electrode layer 347b, the second gate electrode layer 348a, and the second gate electrode layer 348b having different shapes are used. The first n-type impurity region 354a, the first n-type impurity region 354b, and the first n-type impurity are self-aligned by adding the impurity element 352 imparting n-type once. A region 354c, a first n-type impurity region 354d, a second n-type impurity region 353a, a second n-type impurity region 353b, a second n-type impurity region 353c, and a second n-type impurity region 353d are formed. .

n型を付与する不純物元素352の添加は、複数回で行ってもよいし、一回の添加工程により、それぞれの不純物領域の形成を行ってもよい。不純物元素を添加する際のドーピング条件を制御することによって、一度の添加工程で、第1のn型不純物領域354a、第1のn型不純物領域354b、第1のn型不純物領域354c、第1のn型不純物領域354d、第2のn型不純物領域353a、第2のn型不純物領域353b、第2のn型不純物領域353c及び第2のn型不純物領域353dを形成するか、複数回行うことで前記不純物領域を形成するかを選択することができる。     The addition of the impurity element 352 imparting n-type conductivity may be performed a plurality of times, or each impurity region may be formed by a single addition step. By controlling the doping conditions when the impurity element is added, the first n-type impurity region 354a, the first n-type impurity region 354b, the first n-type impurity region 354c, N-type impurity region 354d, second n-type impurity region 353a, second n-type impurity region 353b, second n-type impurity region 353c, and second n-type impurity region 353d are formed or performed a plurality of times. Thus, it is possible to select whether to form the impurity region.

第1のゲート電極層347b、第2のゲート電極層348b及び半導体層342bを覆うマスク層357を形成し、第2のゲート電極層348aをマスクとして、第1のゲート電極層347aをエッチングし、第1のゲート電極層356を形成する(図3(D)参照。)。第1のゲート電極層356は、第2のゲート電極層348aの形状を反映されており、第2のゲート電極層348aより外側に延在していた第1のゲート電極層347aの領域を除去された形状となる。よって、第1のゲート電極層356の側端部と第2のゲート電極層348aの側端部はほぼ一致する。     A mask layer 357 is formed to cover the first gate electrode layer 347b, the second gate electrode layer 348b, and the semiconductor layer 342b, and the first gate electrode layer 347a is etched using the second gate electrode layer 348a as a mask. A first gate electrode layer 356 is formed (see FIG. 3D). The first gate electrode layer 356 reflects the shape of the second gate electrode layer 348a, and removes the region of the first gate electrode layer 347a that extends outward from the second gate electrode layer 348a. It becomes the shape made. Accordingly, the side end portion of the first gate electrode layer 356 and the side end portion of the second gate electrode layer 348a substantially coincide with each other.

また本実施の形態では、マスク層349a及びマスク層349bを不純物元素352の添加工程における第2のゲート電極層348a及び第2のゲート電極層348bの保護層として用い、不純物元素352の添加工程後に除去する。     In this embodiment, the mask layer 349a and the mask layer 349b are used as protective layers for the second gate electrode layer 348a and the second gate electrode layer 348b in the step of adding the impurity element 352, and after the step of adding the impurity element 352. Remove.

第2のn型不純物領域353a、第2のn型不純物領域353b、第2のn型不純物領域353c、第2のn型不純物領域353dは、高濃度n型不純物領域であり、ソース領域、ドレイン領域として機能する。一方、第1のn型不純物領域354a、第1のn型不純物領域354b、第1のn型不純物領域354c、第1のn型不純物領域354dは低濃度n型不純物領域であり、LDD領域となる。     The second n-type impurity region 353a, the second n-type impurity region 353b, the second n-type impurity region 353c, and the second n-type impurity region 353d are high-concentration n-type impurity regions, which are a source region and a drain region. Act as a region. On the other hand, the first n-type impurity region 354a, the first n-type impurity region 354b, the first n-type impurity region 354c, and the first n-type impurity region 354d are low-concentration n-type impurity regions. Become.

第1のゲート電極層347aを第1のゲート電極層356のように加工したため、第1のn型不純物領域354a及び第1のn型不純物領域354bは第1のゲート電極層356及び第2のゲート電極層348aにゲート絶縁層343を介して覆われていないLoff領域として形成されることになる。ドレイン側にLoff領域として形成される第1のn型不純物領域354a又は第1のn型不純物領域354bは、ドレイン領域近傍の電界を緩和してホットキャリア注入による劣化を防ぐとともに、オフ電流を低減する効果がある。この結果、信頼性の高く、低消費電力の半導体装置を作製することが可能である。     Since the first gate electrode layer 347a is processed like the first gate electrode layer 356, the first n-type impurity region 354a and the first n-type impurity region 354b are the first gate electrode layer 356 and the second gate electrode layer 356b. A Loff region that is not covered with the gate insulating layer 343 is formed in the gate electrode layer 348a. The first n-type impurity region 354a or the first n-type impurity region 354b formed as a Loff region on the drain side relaxes the electric field in the vicinity of the drain region to prevent deterioration due to hot carrier injection and reduce off-current. There is an effect to. As a result, a highly reliable semiconductor device with low power consumption can be manufactured.

一方、第1のn型不純物領域354c、第1のn型不純物領域354dは、ゲート絶縁層343を介して、第1のゲート電極層347bに覆われているのでLov領域であり、ドレイン領域近傍の電界を緩和し、ホットキャリアによるオン電流の劣化を抑制することが可能である。     On the other hand, since the first n-type impurity region 354c and the first n-type impurity region 354d are covered with the first gate electrode layer 347b via the gate insulating layer 343, they are Lov regions and in the vicinity of the drain region. It is possible to alleviate the electric field and suppress deterioration of on-current due to hot carriers.

絶縁層398を形成し、絶縁層398に各ソース領域ドレイン領域に達する開口を形成した後、ソース領域、ドレイン領域として機能する第2のn型不純物領域353a、第2のn型不純物領域353bにそれぞれ電気的に接続するソース電極層又はドレイン電極層358a、ソース電極層又はドレイン電極層358b、ソース領域、ドレイン領域として機能する、第2のn型不純物領域353c、第2のn型不純物領域353dにそれぞれ電気的に接続するソース電極層又はドレイン電極層358c、ソース電極層又はドレイン電極層358dを形成する。以上の工程により、nチャネル型薄膜トランジスタ359a、nチャネル型薄膜トランジスタ359bが作製される(図3(E)参照。)。nチャネル型薄膜トランジスタ359a、及びnチャネル型薄膜トランジスタ359bを電気的に接続することによりNMOS構造による回路を作製することができる。     After the insulating layer 398 is formed and an opening reaching each source region drain region is formed in the insulating layer 398, the second n-type impurity region 353a and the second n-type impurity region 353b functioning as the source region and the drain region are formed. A source or drain electrode layer 358a, a source or drain electrode layer 358b that are electrically connected to each other, a second n-type impurity region 353c and a second n-type impurity region 353d that function as a source region and a drain region, respectively. A source electrode layer or a drain electrode layer 358c and a source electrode layer or a drain electrode layer 358d that are electrically connected to each other are formed. Through the above steps, an n-channel thin film transistor 359a and an n-channel thin film transistor 359b are manufactured (see FIG. 3E). A circuit having an NMOS structure can be manufactured by electrically connecting the n-channel thin film transistor 359a and the n-channel thin film transistor 359b.

また、本実施の形態のように添加する一導電型を付与する不純物元素としてn型を付与する不純物元素(例えばリン(P))とすれば、n型を有する不純物領域を有するnチャネル型薄膜トランジスタを作製することができ、添加する一導電型を付与する不純物元素としてp型を付与する不純物元素(例えばボロン(B))とすれば、同様にp型を有する不純物領域を有するpチャネル型薄膜トランジスタを作製することができる。     In addition, when an impurity element imparting n-type conductivity (for example, phosphorus (P)) is used as the impurity element imparting one conductivity type to be added as in this embodiment mode, an n-channel thin film transistor having an impurity region having n-type conductivity If an impurity element imparting p-type (for example, boron (B)) is used as the impurity element imparting one conductivity type to be added, a p-channel thin film transistor having an impurity region having p-type similarly Can be produced.

本発明を用いると、信頼性の高い半導体装置を簡略化した工程で作製することができる。よって、高精細、高画質な半導体装置、表示装置を低いコストで歩留まり良く製造することができる。     By using the present invention, a highly reliable semiconductor device can be manufactured through a simplified process. Therefore, high-definition and high-quality semiconductor devices and display devices can be manufactured with low cost and high yield.

(実施の形態4)
本実施の形態における薄膜トランジスタの作製方法を、図4を用いて詳細に説明する。本実施の形態では、ゲート電極層の構造が異なる2種類の薄膜トランジスタと、容量を同工程で作製する例を示す。
(Embodiment 4)
A method for manufacturing the thin film transistor in this embodiment will be described in detail with reference to FIGS. In this embodiment, an example in which two types of thin film transistors having different gate electrode layer structures and a capacitor are formed in the same step is described.

実施の形態1と同様に、基板360上に、下地膜となる絶縁層361を形成し、半導体層362a、半導体層362b、半導体層362c、半導体層362a、半導体層362b及び半導体層362cを覆うゲート絶縁層363を形成する(図4(A)参照。)。半導体層362a及び半導体層362bには、薄膜トランジスタのしきい値電圧を制御するために微量な不純物元素(ボロン(B)またはリン(P))のドーピングを行っていてもよい。     As in Embodiment 1, an insulating layer 361 serving as a base film is formed over the substrate 360, and a gate covering the semiconductor layer 362a, the semiconductor layer 362b, the semiconductor layer 362c, the semiconductor layer 362a, the semiconductor layer 362b, and the semiconductor layer 362c. The insulating layer 363 is formed (see FIG. 4A). The semiconductor layer 362a and the semiconductor layer 362b may be doped with a slight amount of an impurity element (boron (B) or phosphorus (P)) in order to control the threshold voltage of the thin film transistor.

ゲート絶縁層363上に第1の導電膜364、及び第2の導電膜365を形成し、所望な形状に加工するためのレジストからなるマスク層366a、マスク層366b及びマスク層366cを形成する(図4(A)参照。)。マスク層366a、マスク層366b及びマスク層366cも実施の形態1で示したマスク層306と同様に、回折格子パターン或いは半透膜からなる光強度低減機能を有する補助パターンを設置した露光マスクを用いて形成する。     A first conductive film 364 and a second conductive film 365 are formed over the gate insulating layer 363, and a mask layer 366a, a mask layer 366b, and a mask layer 366c made of resist for processing into a desired shape are formed ( (See FIG. 4A). The mask layer 366a, the mask layer 366b, and the mask layer 366c also use an exposure mask provided with an auxiliary pattern having a function of reducing the light intensity made of a diffraction grating pattern or a semi-transmissive film, similarly to the mask layer 306 described in Embodiment 1. Form.

本実施の形態で用いる、回折格子パターン或いは半透膜からなる光強度低減機能を有する補助パターンを設置した露光マスクについて図19を用いて説明する。半透膜からなる光強度低減機能により、通過する光強度は10〜70%にすることができる。   An exposure mask provided with an auxiliary pattern having a light intensity reduction function made of a diffraction grating pattern or a semi-transmissive film used in this embodiment will be described with reference to FIG. Due to the light intensity reducing function made of a semipermeable membrane, the light intensity passing therethrough can be 10 to 70%.

図19(A)は、マスク層366a、マスク層366b及びマスク層366cを形成するための露光工程の断面図である。図19(A)(B)は図4(A)に対応しており、基板360、絶縁層361上に半導体層362a、半導体層362b、半導体層362cが設けられ、半導体層362a、半導体層362b、半導体層362cを覆うようにゲート絶縁層363、第1の導電膜364、第2の導電膜365、レジスト膜760が形成されている。本実施の形態では、露光領域が除去されるポジ型のレジストを用いる場合を示す。   FIG. 19A is a cross-sectional view of an exposure step for forming the mask layer 366a, the mask layer 366b, and the mask layer 366c. 19A and 19B correspond to FIG. 4A, in which a semiconductor layer 362a, a semiconductor layer 362b, and a semiconductor layer 362c are provided over a substrate 360 and an insulating layer 361, and the semiconductor layer 362a and the semiconductor layer 362b are provided. A gate insulating layer 363, a first conductive film 364, a second conductive film 365, and a resist film 760 are formed so as to cover the semiconductor layer 362c. In this embodiment mode, a case where a positive resist from which an exposure region is removed is used is shown.

レジスト膜760上部には、光学系を介して露光マスクが設置されており、露光マスクは、Crなどの金属膜からなる遮光部752a、遮光部752b、遮光部752cと、補助パターンとして、半透膜751a、半透膜751b、半透膜751cが設けられた部分とが設置されている。     An exposure mask is disposed on the resist film 760 via an optical system. The exposure mask is a light-shielding portion 752a, a light-shielding portion 752b, a light-shielding portion 752c made of a metal film such as Cr, and a semi-transmissive as an auxiliary pattern. A portion provided with the membrane 751a, the semipermeable membrane 751b, and the semipermeable membrane 751c is provided.

図19(A)において、露光マスクは、透光性の基板750にMoSiNからなる半透膜751a、半透膜751b、半透膜751cを設け、半透膜751a、半透膜751b、半透膜751cとそれぞれ積層するようにCrなどの金属膜からなる遮光部752a、遮光部752b、遮光部752cを設けている。半透膜751a、半透膜751b、半透膜751cは他にMoSi、MoSiO、MoSiON、CrSiなどを用いて形成することができる。     19A, the exposure mask is provided with a translucent substrate 750 provided with a semi-permeable film 751a, a semi-permeable film 751b, and a semi-permeable film 751c made of MoSiN. A light shielding portion 752a, a light shielding portion 752b, and a light shielding portion 752c made of a metal film such as Cr are provided so as to be laminated on the film 751c. In addition, the semipermeable membrane 751a, the semipermeable membrane 751b, and the semipermeable membrane 751c can be formed using MoSi, MoSiO, MoSiON, CrSi, or the like.

図19(A)に示す露光マスクを用いてレジスト膜の露光を行うと、露光領域762と非露光領域761a、非露光領域761b及び非露光領域761cが形成される。露光時には、光が遮光部の回り込みや半透膜を通過することによって図19(A)に示す露光領域762が形成される。   When the resist film is exposed using the exposure mask shown in FIG. 19A, an exposed region 762, a non-exposed region 761a, a non-exposed region 761b, and a non-exposed region 761c are formed. At the time of exposure, an exposure region 762 shown in FIG. 19A is formed by light passing around the light shielding portion and passing through the semipermeable membrane.

そして、現像を行うと、露光領域762が除去されて、図19(B)(図4(A)対応)に示すレジストパターンであるマスク層366a、マスク層366b、マスク層366cが得られる。   When development is performed, the exposed region 762 is removed, and a mask layer 366a, a mask layer 366b, and a mask layer 366c which are resist patterns shown in FIG. 19B (corresponding to FIG. 4A) are obtained.

また、他の露光マスクの例として、複数のスリットを有する回折格子パターンを遮光部と遮光部との間に設けた露光マスクを用いてもよい。回折格子パターンとは、スリット、ドット等の開口パターンが少なくとも1つ以上設けられたパターンである。複数開口を有する場合、その開口は秩序を有し規則的(周期的)に配置されていてもよいし、無秩序(非周期的)に配置されていてもよい。露光装置の解像度以下の微細な幅の非開口部(ライン)と開口(スペース)とを有する回折格子パターンを用いることによって、実質的な露光量を変調することが可能であり、露光されたレジスト膜の現像後の膜厚を調整することできる。解像度とは、露光装置によって形成できる最小線幅であり、投影露光装置においては、解像度Rは、R=Kλ/NAによって表される。Kは定数、λは露光に用いる光の波長、NAは投影レンズの開口数である。よって、図19に示す方法でレジスト膜を加工すると、工程を増やさずに選択的に微細な加工ができ、多様なレジストパターン(マスク層)が得られる。このようなレジストパターン(マスク層)を用いて、本実施の形態では、ゲート電極層の形状の異なる2種類の薄膜トランジスタと、容量を形成する。   As another example of an exposure mask, an exposure mask in which a diffraction grating pattern having a plurality of slits is provided between a light shielding part and a light shielding part may be used. The diffraction grating pattern is a pattern in which at least one opening pattern such as a slit or a dot is provided. In the case of having a plurality of openings, the openings may be ordered and arranged regularly (periodically), or may be arranged randomly (non-periodically). By using a diffraction grating pattern having a non-opening portion (line) and an opening (space) with a fine width less than the resolution of the exposure apparatus, it is possible to modulate the substantial exposure amount, and the exposed resist The film thickness after development of the film can be adjusted. The resolution is the minimum line width that can be formed by the exposure apparatus. In the projection exposure apparatus, the resolution R is represented by R = Kλ / NA. K is a constant, λ is the wavelength of light used for exposure, and NA is the numerical aperture of the projection lens. Therefore, when the resist film is processed by the method shown in FIG. 19, selective fine processing can be performed without increasing the number of steps, and various resist patterns (mask layers) can be obtained. In this embodiment mode, a capacitor and two types of thin film transistors having different gate electrode layer shapes are formed using such a resist pattern (mask layer).

また、露光マスクの光強度低減機能を有する回折格子は、解像度をa、露光装置の縮小率をbとすると、開口がa/b×0.8以下、非開口部がa/b×以下が好ましい。具体的には、a=1.5μm、b=1の場合、開口/非開口部=0.5μm/0.5μm、0.75μm/0.75μm、1μm/0.5μm、0.75μm/0.5μmとする。 In addition, a diffraction grating having a light intensity reduction function of an exposure mask has an aperture of a / b × 0.8 or less and a non-opening portion of a / b × or less, where a is the resolution and b is the reduction ratio of the exposure apparatus. preferable. Specifically, when a = 1.5 μm and b = 1, opening / non-opening = 0.5 μm / 0.5 μm, 0.75 μm / 0.75 μm, 1 μm / 0.5 μm, 0.75 μm / 0 .5 μm.

図4(A)において、第1の導電膜364、第2の導電膜365が形成され、図19で示したように作製された形状の異なるマスク層366a、マスク層366b、マスク層366cが形成されている。     In FIG. 4A, a first conductive film 364 and a second conductive film 365 are formed, and a mask layer 366a, a mask layer 366b, and a mask layer 366c having different shapes formed as shown in FIG. 19 are formed. Has been.

マスク層366aは段差も凹凸もない直方体に近い形状であり、マスク層366bは側端部になだらかな段差を有する形状であり、マスク層366cは側端部付近に凸部を有している形状である。     The mask layer 366a has a shape close to a rectangular parallelepiped with no steps and unevenness, the mask layer 366b has a shape having a gentle step at the side end, and the mask layer 366c has a shape having a protrusion near the side end. It is.

マスク層366a、マスク層366b、マスク層366cを用いてエッチング処理による加工を行い、第1のゲート電極層367a、第2のゲート電極層368a、第1のゲート電極層367b、第2のゲート電極層368b、第1の導電層765、第2の導電層766を形成する(図4(B)参照。)。第1のゲート電極層367aの側端部と第2のゲート電極層368aの側端部はほぼ一致しており連続的である。一方第1のゲート電極層367bと第2のゲート電極層368bとは、第1のゲート電極層367bの幅の方が第2のゲート電極層368bの幅よりも大きい形状となっており、第1のゲート電極層367bは、第2のゲート電極層368bの側端部より外側に延在している。マスク層366cの形状を反映している第1の導電層765及び第2の導電層766も、第1のゲート電極層367bと第2のゲート電極層367bと同様、第1の導電層765の方が第2の導電層766より幅が大きく、第2の導電層766の一方の側端部より外側に延在している形状である。第1の導電層765の片方の上端部と、第2の導電層の片方の下端部はほぼ一致している。図4(B)に示すように、第2の導電層766は、第1のゲート電極層368bより幅が狭く、第1の導電層765を覆う面積も狭いので、第1の導電層765が露出している面積は広くなっている。     The first gate electrode layer 367a, the second gate electrode layer 368a, the first gate electrode layer 367b, and the second gate electrode are processed by etching using the mask layer 366a, the mask layer 366b, and the mask layer 366c. A layer 368b, a first conductive layer 765, and a second conductive layer 766 are formed (see FIG. 4B). The side end portion of the first gate electrode layer 367a and the side end portion of the second gate electrode layer 368a substantially coincide with each other and are continuous. On the other hand, the first gate electrode layer 367b and the second gate electrode layer 368b have a shape in which the width of the first gate electrode layer 367b is larger than the width of the second gate electrode layer 368b. One gate electrode layer 367b extends outward from the side end of the second gate electrode layer 368b. The first conductive layer 765 and the second conductive layer 766 that reflect the shape of the mask layer 366c are similar to the first gate electrode layer 367b and the second gate electrode layer 367b in the first conductive layer 765. The width of the second conductive layer 766 is larger than that of the second conductive layer 766, and the second conductive layer 766 has a shape extending outward from one side end portion of the second conductive layer 766. One upper end portion of the first conductive layer 765 and one lower end portion of the second conductive layer substantially coincide with each other. As shown in FIG. 4B, the second conductive layer 766 is narrower than the first gate electrode layer 368b and has a narrow area covering the first conductive layer 765; The exposed area is widened.

半導体層362a、第1のゲート電極層367a及び第2のゲート電極層368aを覆うマスク層396aを形成し、第1のゲート電極層367bと第2のゲート電極層368bとが設けられた半導体層362b、及び第1の導電層765と第2の導電層766とが設けられた半導体層362cに一導電型を付与する不純物元素を導入し、不純物領域を形成する。図4(C)の工程では、一導電型を付与する不純物元素として、n型を付与する不純物元素(本実施の形態ではリン(P))を用いる。     A semiconductor layer in which a mask layer 396a is formed to cover the semiconductor layer 362a, the first gate electrode layer 367a, and the second gate electrode layer 368a, and the first gate electrode layer 367b and the second gate electrode layer 368b are provided. An impurity element imparting one conductivity type is introduced into the semiconductor layer 362c provided with the 362b and the first conductive layer 765 and the second conductive layer 766, and an impurity region is formed. 4C, an impurity element imparting n-type conductivity (phosphorus (P) in this embodiment) is used as the impurity element imparting one conductivity type.

第1のゲート電極層367bと第2のゲート電極層368bとが設けられた半導体層362b、及び第1の導電層765と第2の導電層766とが設けられた半導体層362cにn型を付与する不純物元素380を添加し、第1のn型不純物領域374a、第1のn型不純物領域374b、第2のn型不純物領域373a、第2のn型不純物領域373b、第1のn型不純物領域394、及び第2のn型不純物領域393を形成する(図4(C)参照。)。また、不純物元素380が添加されない半導体層362bの領域は、チャネル形成領域377となる。同様に半導体層362cの不純物元素380が添加されない領域は、非添加領域319となる。なお、マスク層396aによって半導体層362aは不純物元素380よりマスクされている。     The semiconductor layer 362b in which the first gate electrode layer 367b and the second gate electrode layer 368b are provided, and the semiconductor layer 362c in which the first conductive layer 765 and the second conductive layer 766 are provided are n-type. An impurity element 380 to be added is added, and the first n-type impurity region 374a, the first n-type impurity region 374b, the second n-type impurity region 373a, the second n-type impurity region 373b, and the first n-type impurity region are added. An impurity region 394 and a second n-type impurity region 393 are formed (see FIG. 4C). The region of the semiconductor layer 362b to which the impurity element 380 is not added becomes a channel formation region 377. Similarly, a region to which the impurity element 380 of the semiconductor layer 362c is not added becomes a non-added region 319. Note that the semiconductor layer 362a is masked with the impurity element 380 by the mask layer 396a.

n型を付与する不純物元素380を、第1のゲート電極層367b、第2のゲート電極層368b、第1の導電層765及び第2の導電層766に覆われていない半導体層362b及び半導体層362cの領域に添加して形成した第2のn型不純物領域373a、第2のn型不純物領域373b、及び第2のn型不純物領域393は、高濃度n型不純物領域となる。一方、n型を付与する不純物元素380を、第2のゲート電極層368b又は第2の導電層766に覆われていない第1のゲート電極層367b又は第1の導電層765の領域を通過させて半導体層362b又は半導体層362cに添加して形成した第1のn型不純物領域374a、第1のn型不純物領域374b、及び第1のn型不純物領域394は、低濃度n型不純物領域となる。本実施の形態では、ゲート電極層が積層構造であり、形状の異なる第1のゲート電極層367b、第2のゲート電極層368b、第1の導電層765及び第2の導電層766の形状を利用して、一回のn型を付与する不純物元素380の添加によって自己整合的に、第1のn型不純物領域374a、第1のn型不純物領域374b、第1のn型不純物領域394、第2のn型不純物領域373a、第2のn型不純物領域373b、及び第2のn型不純物領域393を形成する。     The semiconductor layer 362b and the semiconductor layer which are not covered with the first gate electrode layer 367b, the second gate electrode layer 368b, the first conductive layer 765, and the second conductive layer 766 are doped with the impurity element 380 imparting n-type conductivity. The second n-type impurity region 373a, the second n-type impurity region 373b, and the second n-type impurity region 393 formed by adding to the region 362c are high-concentration n-type impurity regions. On the other hand, the impurity element 380 imparting n-type conductivity is allowed to pass through the region of the first gate electrode layer 367b or the first conductive layer 765 that is not covered with the second gate electrode layer 368b or the second conductive layer 766. The first n-type impurity region 374a, the first n-type impurity region 374b, and the first n-type impurity region 394 which are formed by adding to the semiconductor layer 362b or the semiconductor layer 362c are a low-concentration n-type impurity region and Become. In this embodiment, the gate electrode layer has a stacked structure, and the first gate electrode layer 367b, the second gate electrode layer 368b, the first conductive layer 765, and the second conductive layer 766 having different shapes have different shapes. The first n-type impurity region 374a, the first n-type impurity region 374b, the first n-type impurity region 394, and the first n-type impurity region 374b are self-aligned by adding the impurity element 380 imparting n-type once. A second n-type impurity region 373a, a second n-type impurity region 373b, and a second n-type impurity region 393 are formed.

n型を付与する不純物元素380の添加は、複数回で行ってもよいし、一回の添加工程により、それぞれの不純物領域の形成を行ってもよい。不純物元素を添加する際のドーピング条件を制御することによって、一度の添加工程で、第1のn型不純物領域374a、第1のn型不純物領域374b、第1のn型不純物領域394、第2のn型不純物領域373a、第2のn型不純物領域373b、及び第2のn型不純物領域393を形成するか、複数回行うことで前記不純物領域を形成するかを選択することができる。     The addition of the impurity element 380 imparting n-type conductivity may be performed a plurality of times, or each impurity region may be formed by a single addition step. By controlling the doping conditions when the impurity element is added, the first n-type impurity region 374a, the first n-type impurity region 374b, the first n-type impurity region 394, and the second n It is possible to select whether the n-type impurity region 373a, the second n-type impurity region 373b, and the second n-type impurity region 393 are formed, or the impurity region is formed by performing a plurality of times.

第2のn型不純物領域373a、第2のn型不純物領域373bは、高濃度n型不純物領域であり、ソース領域、ドレイン領域として機能する。一方、第1のn型不純物領域374a、第1のn型不純物領域374bは低濃度n型不純物領域であり、LDD領域となる。     The second n-type impurity region 373a and the second n-type impurity region 373b are high-concentration n-type impurity regions and function as a source region and a drain region. On the other hand, the first n-type impurity region 374a and the first n-type impurity region 374b are low-concentration n-type impurity regions and serve as LDD regions.

半導体層362b及び半導体層362cを覆うマスク層396bを形成し、半導体層362aに一導電型を付与する不純物元素としてp型を付与する不純物元素382(本実施の形態ではボロン(B))を添加し、p型不純物領域381a及びp型不純物領域381bを形成する(図4(D)参照。)。本実施の形態では、第1のゲート電極層367a及び第2のゲート電極層368aをマスクとして、自己整合的にp型不純物領域381a及びp型不純物領域381bを形成するので、半導体層362aには低濃度不純物領域を意図的に形成せず、全ての不純物領域を高濃度不純物領域とすることができる。     A mask layer 396b is formed to cover the semiconductor layers 362b and 362c, and an impurity element 382 imparting p-type conductivity (boron (B) in this embodiment) is added to the semiconductor layer 362a as an impurity element imparting one conductivity type. Then, a p-type impurity region 381a and a p-type impurity region 381b are formed (see FIG. 4D). In this embodiment mode, the p-type impurity region 381a and the p-type impurity region 381b are formed in a self-aligning manner using the first gate electrode layer 367a and the second gate electrode layer 368a as masks. Therefore, the semiconductor layer 362a The low concentration impurity regions are not intentionally formed, and all impurity regions can be made high concentration impurity regions.

半導体層362a、第1のゲート電極層367a及び第2のゲート電極層368aを覆うマスク層396d、半導体層362c、第1の導電層765及び第2の導電層766を覆うマスク層396cを形成し、第2のゲート電極層368bをマスクとして、第1のゲート電極層367bをエッチングし、第1のゲート電極層376を形成する(図4(E)参照。)。第1のゲート電極層376は、第2のゲート電極層368bの形状が反映されており、第2のゲート電極層368bより外側に延在していた第1のゲート電極層367bの領域が除去された形状となる。よって、第1のゲート電極層376の側端部と第2のゲート電極層368bの側端部はほぼ一致する。     A mask layer 396d covering the semiconductor layer 362a, the first gate electrode layer 367a, and the second gate electrode layer 368a, and a mask layer 396c covering the semiconductor layer 362c, the first conductive layer 765, and the second conductive layer 766 are formed. The first gate electrode layer 367b is etched using the second gate electrode layer 368b as a mask to form a first gate electrode layer 376 (see FIG. 4E). In the first gate electrode layer 376, the shape of the second gate electrode layer 368b is reflected, and the region of the first gate electrode layer 367b extending outside the second gate electrode layer 368b is removed. It becomes the shape made. Therefore, the side end portion of the first gate electrode layer 376 and the side end portion of the second gate electrode layer 368b substantially coincide with each other.

第1のゲート電極層367bを第1のゲート電極層376のように加工したため、第1のn型不純物領域374a及び第1のn型不純物領域374bは第1のゲート電極層376及び第2のゲート電極層368bにゲート絶縁層363を介して覆われていないLoff領域として形成されることになる。ドレイン側にLoff領域として形成される第1のn型不純物領域374a又は第1のn型不純物領域374bは、ドレイン領域近傍の電界を緩和してホットキャリア注入による劣化を防ぐとともに、オフ電流を低減する効果がある。この結果、信頼性の高く、低消費電力の半導体装置を作製することが可能である。     Since the first gate electrode layer 367b is processed like the first gate electrode layer 376, the first n-type impurity region 374a and the first n-type impurity region 374b are the first gate electrode layer 376 and the second gate electrode layer 376b. A Loff region that is not covered with the gate insulating layer 363 is formed in the gate electrode layer 368b. The first n-type impurity region 374a or the first n-type impurity region 374b formed as a Loff region on the drain side relaxes the electric field in the vicinity of the drain region to prevent deterioration due to hot carrier injection and reduce off-current. There is an effect to. As a result, a highly reliable semiconductor device with low power consumption can be manufactured.

絶縁層399を形成し、絶縁層399に各ソース領域ドレイン領域に達する開口、及び第2のn型不純物領域393に達する開口を形成した後、ソース領域、ドレイン領域として機能するp型不純物領域381a及びp型不純物領域381bにそれぞれ電気的に接続するソース電極層又はドレイン電極層383a、ソース電極層又はドレイン電極層383b、ソース領域、ドレイン領域として機能する第2のn型不純物領域373a、第2のn型不純物領域373b、第2のn型不純物領域393にそれぞれ電気的に接続するソース電極層又はドレイン電極層383c、ソース電極層又はドレイン電極層383d、配線層767を形成する。以上の工程により、LDD領域を有さない(いわゆるシングルドレイン型)pチャネル型薄膜トランジスタ385、Loff領域にLDD領域を有するnチャネル型薄膜トランジスタ375、容量395が作製される(図4(F)参照。)。     After the insulating layer 399 is formed and an opening reaching each source region drain region and an opening reaching the second n-type impurity region 393 are formed in the insulating layer 399, a p-type impurity region 381a functioning as a source region and a drain region is formed. And a source or drain electrode layer 383a electrically connected to the p-type impurity region 381b, a source or drain electrode layer 383b, a second n-type impurity region 373a that functions as a source region and a drain region, and a second A source or drain electrode layer 383c, a source or drain electrode layer 383d, and a wiring layer 767 that are electrically connected to the n-type impurity region 373b and the second n-type impurity region 393 are formed. Through the above steps, a p-channel thin film transistor 385 having no LDD region (a so-called single drain type), an n-channel thin film transistor 375 having an LDD region in a Loff region, and a capacitor 395 are manufactured (see FIG. 4F). ).

添加する一導電型を付与する不純物元素としてn型を付与する不純物元素(例えばリン(P))とすれば、n型を有する不純物領域を有するnチャネル型薄膜トランジスタを作製することができ、添加する一導電型を付与する不純物元素としてp型を付与する不純物元素(例えばボロン(B))とすれば、p型を有する不純物領域を有するpチャネル型薄膜トランジスタを作製することができる。     When an impurity element imparting n-type conductivity (for example, phosphorus (P)) is used as the impurity element imparting one conductivity type to be added, an n-channel thin film transistor having an n-type impurity region can be manufactured and added. When an impurity element imparting p-type conductivity (eg, boron (B)) is used as the impurity element imparting one conductivity type, a p-channel thin film transistor having a p-type impurity region can be manufactured.

また、一導電型を付与する不純物元素を添加するドーピング条件などを制御すれば、低濃度不純物領域を形成せず、全ての不純物領域を高濃度不純物領域とすることができる。     Further, by controlling the doping conditions for adding an impurity element imparting one conductivity type, the low concentration impurity region is not formed, and all impurity regions can be made high concentration impurity regions.

同一工程で、ゲート電極層及び不純物領域の構造が異なる薄膜トランジスタを作製することができる。また、同工程で配線などを作製する場合、より低抵抗化を目的とした配線、またサイズの小さい配線を作製することができる。よって微細化が可能になり、半導体装置の精密化、高性能化、軽量化などを達成することができる。     Through the same process, thin film transistors with different gate electrode layer and impurity region structures can be manufactured. In addition, when a wiring or the like is manufactured in the same process, a wiring aiming at lower resistance or a wiring having a small size can be manufactured. Therefore, miniaturization is possible, and it is possible to achieve the precision, performance, and weight reduction of the semiconductor device.

容量395は、第1の導電層765を第2の導電層766より幅広い形状に形成できるので、第1のn型不純物領域394の領域を広く形成することができる。不純物領域とゲート電極間で形成される容量の方が、不純物元素が添加されない非添加領域319とゲート電極間で形成される容量よりも大きいので、第1の導電層765下の第1のn型不純物領域394を広く形成すると大きな容量を得ることができる。     Since the capacitor 395 can form the first conductive layer 765 in a wider shape than the second conductive layer 766, the region of the first n-type impurity region 394 can be formed wider. Since the capacitance formed between the impurity region and the gate electrode is larger than the capacitance formed between the non-doped region 319 to which no impurity element is added and the gate electrode, the first n under the first conductive layer 765 is used. When the type impurity region 394 is formed wide, a large capacity can be obtained.

このように、本実施の形態を用いると、同一な工程で、所望とする性能に合わせた異なった形状で導電膜や絶縁膜の加工をすることができる。よって、異なる特性を有する薄膜トランジスタや、サイズや形状の異なる配線などを、工程を増加することなく作製することができる。本実施の形態は、上記実施の形態1乃至3のそれぞれと自由に組み合わせることができる。     As described above, when this embodiment mode is used, a conductive film or an insulating film can be processed in different shapes according to desired performance in the same process. Accordingly, thin film transistors having different characteristics, wirings having different sizes and shapes, and the like can be manufactured without increasing the number of steps. This embodiment mode can be freely combined with each of Embodiment Modes 1 to 3.

本発明を用いると、信頼性の高い半導体装置を簡略化した工程で作製することができる。よって、高精細、高画質な半導体装置、表示装置を低いコストで歩留まり良く製造することができる。     By using the present invention, a highly reliable semiconductor device can be manufactured through a simplified process. Therefore, high-definition and high-quality semiconductor devices and display devices can be manufactured with low cost and high yield.

(実施の形態5)
本実施の形態における表示装置の作製方法を、図5乃至図10、図20、図21を用いて詳細に説明する。
(Embodiment 5)
A method for manufacturing the display device in this embodiment will be described in detail with reference to FIGS.

図20(A)は本発明に係る表示パネルの構成を示す上面図であり、絶縁表面を有する基板2700上に画素2702をマトリクス上に配列させた画素部2701、走査線側入力端子2703、信号線側入力端子2704が形成されている。画素数は種々の規格に従って設ければ良く、XGAであれば1024×768×3(RGB)、UXGAであれば1600×1200×3(RGB)、フルスペックハイビジョンに対応させるのであれば1920×1080×3(RGB)とすれば良い。     FIG. 20A is a top view illustrating a structure of a display panel according to the present invention. A pixel portion 2701 in which pixels 2702 are arranged in a matrix over a substrate 2700 having an insulating surface, a scan line side input terminal 2703, a signal A line side input terminal 2704 is formed. The number of pixels may be provided in accordance with various standards. For XGA, 1024 × 768 × 3 (RGB), for UXGA, 1600 × 1200 × 3 (RGB), and for full spec high vision, 1920 × 1080. X3 (RGB) may be used.

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

図20(A)は、走査線及び信号線へ入力する信号を、外付けの駆動回路により制御する表示パネルの構成を示しているが、図21(A)に示すように、COG(Chip on Glass)方式によりドライバIC2751を基板2700上に実装しても良い。また他の実装形態として、図21(B)に示すようなTAB(Tape Automated Bonding)方式を用いてもよい。ドライバICは単結晶半導体基板に形成されたものでも良いし、ガラス基板上にTFTで回路を形成したものであっても良い。図21において、ドライバIC2751は、FPC(Flexible printed circuit)2750と接続している。     FIG. 20A shows the structure of a display panel in which signals input to the scan lines and signal lines are controlled by an external driver circuit. As shown in FIG. 21A, COG (Chip on The driver IC 2751 may be mounted on the substrate 2700 by a glass method. As another mounting mode, a TAB (Tape Automated Bonding) method as shown in FIG. 21B may be used. The driver IC may be formed on a single crystal semiconductor substrate or may be a circuit in which a TFT is formed on a glass substrate. In FIG. 21, the driver IC 2751 is connected to an FPC (Flexible Printed Circuit) 2750.

また、画素に設けるTFTを結晶性を有する半導体で形成する場合には、図20(B)に示すように走査線側駆動回路3702を基板3700上に形成しすることもできる。図20(B)において、画素部3701は、信号線側入力端子3704と接続した図20(A)と同様に外付けの駆動回路により制御する。画素に設けるTFTを移動度の高い、多結晶(微結晶)半導体、単結晶半導体などで形成する場合は、図20(C)は、画素部4701、走査線駆動回路4702と、信号線駆動回路4704を基板4700上に一体形成することもできる。     In the case where a TFT provided for a pixel is formed using a crystalline semiconductor, a scan line driver circuit 3702 can be formed over a substrate 3700 as shown in FIG. In FIG. 20B, the pixel portion 3701 is controlled by an external driver circuit as in FIG. 20A connected to the signal line side input terminal 3704. In the case where a TFT provided for a pixel is formed using a polycrystalline (microcrystalline) semiconductor, a single crystal semiconductor, or the like with high mobility, FIG. 20C illustrates a pixel portion 4701, a scan line driver circuit 4702, and a signal line driver circuit. 4704 can be integrally formed on the substrate 4700.

絶縁表面を有する基板100の上に下地膜として、スパッタリング法、PVD法(Physical Vapor Deposition)、減圧CVD法(LPCVD法)、またはプラズマCVD法等のCVD法(Chemical Vapor Deposition)などにより窒化酸化珪素膜(SiNO)を用いて下地膜101aを10〜200nm(好ましくは50〜150nm)形成し、酸化窒化珪素膜(SiON)を用いて下地膜101bを50〜200nm(好ましくは100〜150nm)積層する。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、又はシロキサン樹脂を用いてもよい。なお、シロキサン樹脂とは、Si−O−Si結合を含む樹脂に相当する。シロキサンは、シリコン(Si)と酸素(O)との結合で骨格構造が構成される。置換基として、少なくとも水素を含む有機基(例えばアルキル基、芳香族炭化水素)が用いられる。置換基として、フルオロ基を用いてもよい。または置換基として、少なくとも水素を含む有機基と、フルオロ基とを用いてもよい。また、ポリビニルアルコール、ポリビニルブチラールなどのビニル樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ノボラック樹脂、アクリル樹脂、メラミン樹脂、ウレタン樹脂等の樹脂材料を用いてもよい。また、ベンゾシクロブテン、パリレン、フッ化アリーレンエーテル、ポリイミドなどの有機材料、水溶性ホモポリマーと水溶性共重合体を含む組成物材料等を用いてもよい。また、オキサゾール樹脂を用いることもでき、例えば感光性ポリベンゾオキサゾールなどを用いることができる。感光性ポリベンゾオキサゾールは、誘電率が低く(常温1MHzで誘電率2.9)、耐熱性が高く(示差熱天秤(TGA:thermal gravity analysis)昇温5℃/minで熱分解温度550℃)、吸水率が低い(常温24時間で0.3%)材料である。なお、吸水率とは、一定寸法の試料を一定時間蒸留水に浸漬し、重量増加分と原重量との比を百分率で示したものである。     Silicon nitride oxide by a sputtering method, a PVD method (Physical Vapor Deposition), a low pressure CVD method (LPCVD method), or a CVD method (Chemical Vapor Deposition) such as a plasma CVD method as a base film over the substrate 100 having an insulating surface. A base film 101a is formed to a thickness of 10 to 200 nm (preferably 50 to 150 nm) using a film (SiNO), and a base film 101b is stacked to a thickness of 50 to 200 nm (preferably 100 to 150 nm) using a silicon oxynitride film (SiON). . Alternatively, heat-resistant polymers such as acrylic acid, methacrylic acid and derivatives thereof, polyimide, aromatic polyamide, polybenzimidazole, or siloxane resin may be used. Note that a siloxane resin corresponds to a resin including a Si—O—Si bond. Siloxane has a skeleton structure formed of a bond of silicon (Si) and oxygen (O). As a substituent, an organic group containing at least hydrogen (for example, an alkyl group or an aromatic hydrocarbon) is used. A fluoro group may be used as a substituent. Alternatively, an organic group containing at least hydrogen and a fluoro group may be used as a substituent. Moreover, resin materials such as vinyl resins such as polyvinyl alcohol and polyvinyl butyral, epoxy resins, phenol resins, novolac resins, acrylic resins, melamine resins, and urethane resins may be used. Alternatively, an organic material such as benzocyclobutene, parylene, fluorinated arylene ether, or polyimide, a composition material containing a water-soluble homopolymer and a water-soluble copolymer, or the like may be used. Moreover, an oxazole resin can also be used, for example, photosensitive polybenzoxazole can be used. Photosensitive polybenzoxazole has a low dielectric constant (dielectric constant 2.9 at room temperature of 1 MHz) and high heat resistance (differential thermal analysis (TGA) thermal decomposition temperature 550 ° C. at a temperature increase of 5 ° C./min). The material has a low water absorption rate (0.3% at room temperature for 24 hours). The water absorption is a percentage of the ratio between the weight increase and the original weight obtained by immersing a sample of a certain size in distilled water for a certain time.

また、液滴吐出法や、印刷法(スクリーン印刷やオフセット印刷などパターンが形成される方法)、スピンコート法などの塗布法、ディッピング法などを用いることもできる。本実施の形態では、プラズマCVD法を用いて下地膜101a、下地膜101bを形成する。基板100としてはガラス基板、石英基板やシリコン基板、金属基板、またはステンレス基板の表面に絶縁膜を形成したものを用いて良い。また、本実施の形態の処理温度に耐えうる耐熱性を有するプラスチック基板を用いてもよいし、フィルムのような可撓性基板を用いても良い。プラスチック基板としてはPET(ポリエチレンテレフタレート)、PEN(ポリエチレンナフタレート)、PES(ポリエーテルサルフォン)からなる基板、可撓性基板としてはアクリル等の合成樹脂を用いることができる。本実施の形態で作製する表示装置は、基板100を通過させて発光素子よりの光を取り出す構成であるので、基板100は透光性を有する必要がある。     Further, a droplet discharge method, a printing method (a method for forming a pattern such as screen printing or offset printing), a coating method such as a spin coating method, a dipping method, or the like can also be used. In this embodiment, the base film 101a and the base film 101b are formed by a plasma CVD method. As the substrate 100, a glass substrate, a quartz substrate, a silicon substrate, a metal substrate, or a stainless substrate on which an insulating film is formed may be used. In addition, a plastic substrate having heat resistance that can withstand the processing temperature of this embodiment may be used, or a flexible substrate such as a film may be used. As the plastic substrate, a substrate made of PET (polyethylene terephthalate), PEN (polyethylene naphthalate), or PES (polyethersulfone) can be used, and as the flexible substrate, a synthetic resin such as acrylic can be used. Since the display device manufactured in this embodiment has a structure in which light from the light-emitting element is extracted through the substrate 100, the substrate 100 needs to have a light-transmitting property.

下地膜としては、酸化珪素、窒化珪素、酸化窒化珪素、窒化酸化珪素などを用いることができ、単層でも2層、3層といった積層構造でもよい。なお本明細書中において酸化窒化珪素とは酸素の組成比が窒素の組成比より大きい物質であり、窒素を含む酸化珪素とも言える。同様に、窒化酸化珪素とは、窒素の組成比が酸素の組成比より大きい物質であり、酸素を含む窒化珪素とも言える。本実施の形態では、基板上にSiH、NH、NO、N及びHを反応ガスとして窒化酸化珪素膜を膜厚50nm形成し、SiH及びNOを反応ガスとして酸化窒化珪素膜を膜厚100nmで形成する。また窒化酸化珪素膜の膜厚を140nm、積層する酸化窒化珪素膜の膜厚を100nmとしてもよい。 As the base film, silicon oxide, silicon nitride, silicon oxynitride, silicon nitride oxide, or the like can be used, and a single layer or a laminated structure of two layers or three layers may be used. Note that in this specification, silicon oxynitride is a substance in which the oxygen composition ratio is higher than the nitrogen composition ratio, and can also be referred to as silicon oxide containing nitrogen. Similarly, silicon nitride oxide is a substance in which the composition ratio of nitrogen is higher than the composition ratio of oxygen, and can be said to be silicon nitride containing oxygen. In this embodiment, a silicon nitride oxide film is formed to a thickness of 50 nm on a substrate using SiH 4 , NH 3 , N 2 O, N 2, and H 2 as reactive gases, and oxidized using SiH 4 and N 2 O as reactive gases. A silicon nitride film is formed with a thickness of 100 nm. The thickness of the silicon nitride oxide film may be 140 nm, and the thickness of the stacked silicon oxynitride film may be 100 nm.

次いで、下地膜上に半導体膜を形成する。半導体膜は25〜200nm(好ましくは30〜150nm)の厚さで公知の手段(スパッタ法、LPCVD法、またはプラズマCVD法等)により成膜すればよい。本実施の形態では、非晶質半導体膜を、レーザ結晶化し、結晶性半導体膜とするものを用いるのが好ましい。     Next, a semiconductor film is formed over the base film. The semiconductor film may be formed by a known means (a sputtering method, an LPCVD method, a plasma CVD method, or the like) with a thickness of 25 to 200 nm (preferably 30 to 150 nm). In this embodiment mode, it is preferable to use a crystalline semiconductor film obtained by crystallizing an amorphous semiconductor film by laser crystallization.

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

SASは、非晶質と結晶構造(単結晶、多結晶を含む)の中間的な構造を有し、自由エネルギー的に安定な第3の状態を有する半導体であって、短距離秩序を持ち格子歪みを有する結晶質な領域を含んでいる。SASは、珪素を含む気体をグロー放電分解(プラズマCVD)して形成する。珪素を含む気体としては、SiH、その他にもSi、SiHCl、SiHCl、SiCl、SiFなどを用いることが可能である。またF、GeFを混合させても良い。この珪素を含む気体をH、又は、HとHe、Ar、Kr、Neから選ばれた一種または複数種の希ガス元素で希釈しても良い。また、ヘリウム、アルゴン、クリプトン、ネオンなどの希ガス元素を含ませて格子歪みをさらに助長させることで安定性が増し良好なSASが得られる。また半導体膜としてフッ素系ガスより形成されるSAS層に水素系ガスより形成されるSAS層を積層してもよい。 SAS is a semiconductor having an intermediate structure between amorphous and crystalline structures (including single crystal and polycrystal) and having a third state that is stable in terms of free energy and has a short-range order and a lattice. It includes a crystalline region with strain. SAS is formed by glow discharge decomposition (plasma CVD) of a gas containing silicon. As a gas containing silicon, SiH 4 , Si 2 H 6 , SiH 2 Cl 2 , SiHCl 3 , SiCl 4 , SiF 4, or the like can be used. Further, F 2 and GeF 4 may be mixed. The gas containing silicon may be diluted with H 2 , or H 2 and one or more kinds of rare gas elements selected from He, Ar, Kr, and Ne. Further, by adding a rare gas element such as helium, argon, krypton, or neon to further promote lattice distortion, stability is improved and a favorable SAS can be obtained. Alternatively, a SAS layer formed of a hydrogen-based gas may be stacked on a SAS layer formed of a fluorine-based gas as a semiconductor film.

非晶質半導体としては、代表的には水素化アモルファスシリコン、結晶性半導体としては代表的にはポリシリコンなどがあげられる。ポリシリコン(多結晶シリコン)には、800℃以上のプロセス温度を経て形成されるポリシリコンを主材料として用いた所謂高温ポリシリコンや、600℃以下のプロセス温度で形成されるポリシリコンを主材料として用いた所謂低温ポリシリコン、また結晶化を促進する元素などを添加し結晶化させたポリシリコンなどを含んでいる。もちろん、前述したように、セミアモルファス半導体又は半導体膜の一部に結晶相を含む半導体を用いることもできる。     A typical example of an amorphous semiconductor is hydrogenated amorphous silicon, and a typical example of a crystalline semiconductor is polysilicon. Polysilicon (polycrystalline silicon) is mainly made of so-called high-temperature polysilicon using polysilicon formed through a process temperature of 800 ° C. or higher as a main material, or polysilicon formed at a process temperature of 600 ° C. or lower. And so-called low-temperature polysilicon, and polysilicon crystallized by adding an element that promotes crystallization. Needless to say, as described above, a semi-amorphous semiconductor or a semiconductor containing a crystal phase in part of a semiconductor film can also be used.

半導体膜に、結晶性半導体膜を用いる場合、その結晶性半導体膜の作製方法は、公知の方法(レーザ結晶化法、熱結晶化法、またはニッケルなどの結晶化を助長する元素を用いた熱結晶化法等)を用いれば良い。また、SASである微結晶半導体をレーザ照射して結晶化し、結晶性を高めることもできる。結晶化を助長する元素を導入しない場合は、非晶質半導体膜にレーザ光を照射する前に、窒素雰囲気下500℃で1時間加熱することによって非晶質半導体膜の含有水素濃度を1×1020atoms/cm以下にまで放出させる。これは水素を多く含んだ非晶質半導体膜にレーザ光を照射すると非晶質半導体膜が破壊されてしまうからである。結晶化のための加熱処理は、加熱炉、レーザ照射、若しくはランプから発する光の照射(ランプアニールともいう)などを用いることができる。加熱方法としてGRTA(Gas Rapid Thermal Anneal)法、LRTA(Lamp Rapid Thermal Anneal)法等のRTA法がある。GRTAとは高温のガスを用いて加熱処理を行う方法であり、LRTAとはランプ光により加熱処理を行う方法である。 In the case where a crystalline semiconductor film is used as the semiconductor film, a method for manufacturing the crystalline semiconductor film can be a known method (laser crystallization method, thermal crystallization method, or heat using an element that promotes crystallization such as nickel. A crystallization method or the like may be used. In addition, a microcrystalline semiconductor that is a SAS can be crystallized by laser irradiation to improve crystallinity. In the case where an element for promoting crystallization is not introduced, the concentration of hydrogen contained in the amorphous semiconductor film is set to 1 × by heating at 500 ° C. for 1 hour in a nitrogen atmosphere before irradiating the amorphous semiconductor film with laser light. Release to 10 20 atoms / cm 3 or less. This is because when an amorphous semiconductor film containing a large amount of hydrogen is irradiated with laser light, the amorphous semiconductor film is destroyed. As the heat treatment for crystallization, a heating furnace, laser irradiation, irradiation with light emitted from a lamp (also referred to as lamp annealing), or the like can be used. There are RTA methods such as a GRTA (Gas Rapid Thermal Anneal) method and an LRTA (Lamp Rapid Thermal Anneal) method as heating methods. GRTA is a method for performing heat treatment using a high-temperature gas, and LRTA is a method for performing heat treatment with lamp light.

また、非晶質半導体層を結晶化し、結晶性半導体層を形成する結晶化工程で、非晶質半導体層に結晶化を促進する元素(触媒元素、金属元素とも示す)を添加し、熱処理(550℃〜750℃で3分〜24時間)により結晶化を行ってもよい。この珪素の結晶化を助長する金属元素としては鉄(Fe)、ニッケル(Ni)、コバルト(Co)、ルテニウム(Ru)、ロジウム(Rh)、パラジウム(Pd)、オスミウム(Os)、イリジウム(Ir)、白金(Pt)、銅(Cu)及び金(Au)から選ばれた一種又は複数種類を用いることができる。 Further, in the crystallization step of crystallizing the amorphous semiconductor layer to form the crystalline semiconductor layer, an element for promoting crystallization (also referred to as a catalyst element or a metal element) is added to the amorphous semiconductor layer, and heat treatment ( Crystallization may be carried out at 550 ° C. to 750 ° C. for 3 minutes to 24 hours. The metal elements that promote the crystallization of silicon include iron (Fe), nickel (Ni), cobalt (Co), ruthenium (Ru), rhodium (Rh), palladium (Pd), osmium (Os), iridium (Ir ), Platinum (Pt), copper (Cu) and gold (Au) can be used.

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

結晶化を促進する元素を結晶性半導体層から除去、又は軽減するため、結晶性半導体層に接して、不純物元素を含む半導体層を形成し、ゲッタリングシンクとして機能させる。不純物元素としては、n型を付与する不純物元素、p型を付与する不純物元素や希ガス元素などを用いることができ、例えばリン(P)、窒素(N)、ヒ素(As)、アンチモン(Sb)、ビスマス(Bi)、ボロン(B)、ヘリウム(He)、ネオン(Ne)、アルゴン(Ar)、Kr(クリプトン)、Xe(キセノン)から選ばれた一種または複数種を用いることができる。結晶化を促進する元素を含む結晶性半導体層に、希ガス元素を含む半導体層を形成し、熱処理(550℃〜750℃で3分〜24時間)を行う。結晶性半導体層中に含まれる結晶化を促進する元素は、希ガス元素を含む半導体層中に移動し、結晶性半導体層中の結晶化を促進する元素は除去、又は軽減される。その後、ゲッタリングシンクとなった希ガス元素を含む半導体層を除去する。 In order to remove or reduce the element that promotes crystallization from the crystalline semiconductor layer, a semiconductor layer containing an impurity element is formed in contact with the crystalline semiconductor layer and functions as a gettering sink. As the impurity element, an impurity element imparting n-type conductivity, an impurity element imparting p-type conductivity, a rare gas element, or the like can be used. For example, phosphorus (P), nitrogen (N), arsenic (As), antimony (Sb ), Bismuth (Bi), boron (B), helium (He), neon (Ne), argon (Ar), Kr (krypton), and Xe (xenon) can be used. A semiconductor layer containing a rare gas element is formed over the crystalline semiconductor layer containing an element that promotes crystallization, and heat treatment (at 550 ° C. to 750 ° C. for 3 minutes to 24 hours) is performed. The element that promotes crystallization contained in the crystalline semiconductor layer moves into the semiconductor layer containing a rare gas element, and the element that promotes crystallization in the crystalline semiconductor layer is removed or reduced. After that, the semiconductor layer containing a rare gas element that has become a gettering sink is removed.

レーザと、半導体膜とを相対的に走査することにより、レーザ照射を行うことができる。またレーザ照射において、ビームを精度よく重ね合わせたり、レーザ照射開始位置やレーザ照射終了位置を制御するため、マーカーを形成したりすることもできる。マーカーは非晶質半導体膜と同時に、基板上へ形成すればよい。     Laser irradiation can be performed by relatively scanning the laser and the semiconductor film. In laser irradiation, it is also possible to form a marker in order to accurately superimpose beams and to control the laser irradiation start position and laser irradiation end position. The marker may be formed on the substrate simultaneously with the amorphous semiconductor film.

レーザ照射を用いる場合、連続発振型のレーザビーム(CW(CW:continuous−wave)レーザビーム)やパルス発振型のレーザビーム(パルスレーザビーム)を用いることができる。ここで用いることができるレーザビームは、Arレーザ、Krレーザ、エキシマレーザなどの気体レーザ、単結晶のYAG、YVO、フォルステライト(MgSiO)、YAlO、GdVO、若しくは多結晶(セラミック)のYAG、Y、YVO、YAlO、GdVOに、ドーパントとしてNd、Yb、Cr、Ti、Ho、Er、Tm、Taのうち1種または複数種添加されているものを媒質とするレーザ、ガラスレーザ、ルビーレーザ、アレキサンドライトレーザ、Ti:サファイアレーザ、銅蒸気レーザまたは金蒸気レーザのうち一種または複数種から発振されるものを用いることができる。このようなレーザビームの基本波、及びこれらの基本波の第2高調波から第4高調波のレーザビームを照射することで、大粒径の結晶を得ることができる。例えば、Nd:YVOレーザ(基本波1064nm)の第2高調波(532nm)や第3高調波(355nm)を用いることができる。このレーザは、CWで射出することも、パルス発振で射出することも可能である。CWで射出する場合は、レーザのパワー密度を0.01〜100MW/cm程度(好ましくは0.1〜10MW/cm)が必要である。そして、走査速度を10〜2000cm/sec程度として照射する。 When laser irradiation is used, a continuous wave laser beam (CW (continuous-wave) laser beam) or a pulsed laser beam (pulse laser beam) can be used. The laser beam that can be used here is a gas laser such as an Ar laser, a Kr laser, or an excimer laser, single crystal YAG, YVO 4 , forsterite (Mg 2 SiO 4 ), YAlO 3 , GdVO 4 , or polycrystalline ( (Ceramics) YAG, Y 2 O 3 , YVO 4 , YAlO 3 , GdVO 4 with one or more of Nd, Yb, Cr, Ti, Ho, Er, Tm, Ta added as dopants A laser oscillated from one or more of laser, glass laser, ruby laser, alexandrite laser, Ti: sapphire laser, copper vapor laser, or gold vapor laser as a medium can be used. By irradiating the fundamental wave of such a laser beam and the second to fourth harmonic laser beams of these fundamental waves, a crystal having a large grain size can be obtained. For example, a second harmonic (532 nm) or a third harmonic (355 nm) of an Nd: YVO 4 laser (fundamental wave 1064 nm) can be used. This laser can be emitted by CW or pulsed oscillation. When injected at a CW, the power density 0.01 to 100 MW / cm 2 of about laser (preferably 0.1 to 10 MW / cm 2) is required. Then, irradiation is performed at a scanning speed of about 10 to 2000 cm / sec.

なお、単結晶のYAG、YVO、フォルステライト(MgSiO)、YAlO、GdVO、若しくは多結晶(セラミック)のYAG、Y、YVO、YAlO、GdVOに、ドーパントとしてNd、Yb、Cr、Ti、Ho、Er、Tm、Taのうち1種または複数種添加されているものを媒質とするレーザ、Arイオンレーザ、またはTi:サファイアレーザは、連続発振をさせることが可能であり、Qスイッチ動作やモード同期などを行うことによって10MHz以上の発振周波数でパルス発振をさせることも可能である。10MHz以上の発振周波数でレーザビームを発振させると、半導体膜がレーザによって溶融してから固化するまでの間に、次のパルスが半導体膜に照射される。従って、発振周波数が低いパルスレーザを用いる場合と異なり、半導体膜中において固液界面を連続的に移動させることができるため、走査方向に向かって連続的に成長した結晶粒を得ることができる。 Note that single crystal YAG, YVO 4 , forsterite (Mg 2 SiO 4 ), YAlO 3 , GdVO 4 , or polycrystalline (ceramic) YAG, Y 2 O 3 , YVO 4 , YAlO 3 , GdVO 4 , dopants Nd, Yb, Cr, Ti, Ho, Er, Tm, Ta, a laser using a medium added with one or more, an Ar ion laser, or a Ti: sapphire laser should oscillate continuously It is also possible to perform pulse oscillation at an oscillation frequency of 10 MHz or more by performing Q switch operation, mode synchronization, or the like. When the laser beam is oscillated at an oscillation frequency of 10 MHz or more, the semiconductor film is irradiated with the next pulse during the period from when the semiconductor film is melted by the laser to solidification. Therefore, unlike the case of using a pulse laser having a low oscillation frequency, the solid-liquid interface can be continuously moved in the semiconductor film, so that crystal grains continuously grown in the scanning direction can be obtained.

媒質としてセラミック(多結晶)を用いると、短時間かつ低コストで自由な形状に媒質を形成することが可能である。単結晶を用いる場合、通常、直径数mm、長さ数十mmの円柱状の媒質が用いられているが、セラミックを用いる場合はさらに大きいものを作ることが可能である。   When ceramic (polycrystal) is used as the medium, it is possible to form the medium in a free shape in a short time and at low cost. When a single crystal is used, a cylindrical medium having a diameter of several millimeters and a length of several tens of millimeters is usually used. However, when ceramic is used, a larger one can be made.

発光に直接寄与する媒質中のNd、Ybなどのドーパントの濃度は、単結晶中でも多結晶中でも大きくは変えられないため、濃度を増加させることによるレーザの出力向上にはある程度限界がある。しかしながら、セラミックの場合、単結晶と比較して媒質の大きさを著しく大きくすることができるため大幅な出力向上が期待できる。   Since the concentration of dopants such as Nd and Yb in the medium that directly contributes to light emission cannot be changed greatly regardless of whether it is a single crystal or a polycrystal, there is a certain limit to improving the laser output by increasing the concentration. However, in the case of ceramic, since the size of the medium can be remarkably increased as compared with the single crystal, a great improvement in output can be expected.

さらに、セラミックの場合では、平行六面体形状や直方体形状の媒質を容易に形成することが可能である。このような形状の媒質を用いて、発振光を媒質の内部でジグザグに進行させると、発振光路を長くとることができる。そのため、増幅が大きくなり、大出力で発振させることが可能になる。また、このような形状の媒質から射出されるレーザビームは射出時の断面形状が四角形状であるため、丸状のビームと比較すると、線状ビームに整形するのに有利である。このように射出されたレーザビームを、光学系を用いて整形することによって、短辺の長さ1mm以下、長辺の長さ数mm〜数mの線状ビームを容易に得ることが可能となる。また、励起光を媒質に均一に照射することにより、線状ビームは長辺方向にエネルギー分布の均一なものとなる。またさらにレーザは、半導体膜に対して入射角θ(0<θ<90度)を持たせて照射させるとよい。レーザの干渉を防止することができるからである。   Further, in the case of ceramic, a medium having a parallelepiped shape or a rectangular parallelepiped shape can be easily formed. When a medium having such a shape is used to cause oscillation light to travel in a zigzag manner inside the medium, the oscillation optical path can be made longer. As a result, amplification is increased and oscillation can be performed with high output. Further, since the laser beam emitted from the medium having such a shape has a quadrangular cross-sectional shape at the time of emission, it is advantageous for shaping into a linear beam as compared with a round beam. By shaping the emitted laser beam using an optical system, it is possible to easily obtain a linear beam having a short side length of 1 mm or less and a long side length of several mm to several m. Become. In addition, by irradiating the medium with the excitation light uniformly, the linear beam has a uniform energy distribution in the long side direction. Further, the laser may be irradiated with an incident angle θ (0 <θ <90 degrees) with respect to the semiconductor film. This is because laser interference can be prevented.

この線状ビームを半導体膜に照射することによって、半導体膜の全面をより均一にアニールすることが可能になる。線状ビームの両端まで均一なアニールが必要な場合は、その両端にスリットを配置し、エネルギーの減衰部を遮光するなどの工夫が必要となる。   By irradiating the semiconductor film with this linear beam, the entire surface of the semiconductor film can be annealed more uniformly. When uniform annealing is required up to both ends of the linear beam, it is necessary to arrange a slit at both ends to shield the energy attenuating portion.

このようにして得られた強度が均一な線状ビームを用いて半導体膜をアニールし、この半導体膜を用いて半導体装置を作製すると、その半導体装置の特性は、良好かつ均一である。   When a semiconductor film is annealed using a linear beam with uniform intensity obtained in this manner and a semiconductor device is manufactured using this semiconductor film, the characteristics of the semiconductor device are good and uniform.

また、希ガスや窒素などの不活性ガス雰囲気中でレーザ光を照射するようにしても良い。これにより、レーザ光の照射により半導体表面の荒れを抑えることができ、界面準位密度のばらつきによって生じるしきい値のばらつきを抑えることができる。     Further, laser light may be irradiated in an inert gas atmosphere such as a rare gas or nitrogen. Accordingly, the surface roughness of the semiconductor can be suppressed by laser light irradiation, and variations in threshold values caused by variations in interface state density can be suppressed.

非晶質半導体膜の結晶化は、熱処理とレーザ光照射による結晶化を組み合わせてもよく、熱処理やレーザ光照射を単独で、複数回行っても良い。     Crystallization of the amorphous semiconductor film may be a combination of heat treatment and crystallization by laser light irradiation, or may be performed multiple times by heat treatment or laser light irradiation alone.

本実施の形態では、下地膜101b上に、非晶質半導体膜を形成し、非晶質半導体膜を結晶化させることによって結晶性半導体膜を形成する。非晶質半導体膜としては、SiH、Hの反応ガスにより形成する非晶質珪素を用いる。本実施の形態において、下地膜101a、下地膜101b、非晶質半導体膜は、同チャンバー内で真空を破らずに330℃の同一温度下で、反応ガスを切り変えながら連続的に形成する。 In this embodiment, an amorphous semiconductor film is formed over the base film 101b, and the crystalline semiconductor film is formed by crystallizing the amorphous semiconductor film. As the amorphous semiconductor film, amorphous silicon formed using a reactive gas of SiH 4 and H 2 is used. In this embodiment mode, the base film 101a, the base film 101b, and the amorphous semiconductor film are formed continuously while switching the reaction gas at the same temperature of 330 ° C. without breaking the vacuum in the same chamber.

非晶質半導体膜上に形成された酸化膜を除去した後、酸素雰囲気中でのUV光の照射、熱酸化法、ヒドロキシラジカルを含むオゾン水又は過酸化水素による処理等により、酸化膜を1nm〜5nm形成する。本実施の形態では、結晶化を助長する元素としてNiを用いる。Ni酢酸塩10ppmを含有した水溶液をスピンコーティング法により塗布する。     After removing the oxide film formed on the amorphous semiconductor film, the oxide film is reduced to 1 nm by UV light irradiation in an oxygen atmosphere, a thermal oxidation method, treatment with ozone water containing hydrogen radicals or hydrogen peroxide, and the like. Form ~ 5 nm. In this embodiment mode, Ni is used as an element for promoting crystallization. An aqueous solution containing 10 ppm of Ni acetate is applied by spin coating.

本実施の形態では、熱処理をRTA法により750℃で3分間行った後、半導体膜上に形成される酸化膜を除去し、レーザ光を照射する。非晶質半導体膜は以上の結晶化処理により結晶化し、結晶性半導体膜として形成される。     In this embodiment mode, heat treatment is performed at 750 ° C. for 3 minutes by an RTA method, and then an oxide film formed over the semiconductor film is removed and laser light is irradiated. The amorphous semiconductor film is crystallized by the above crystallization treatment and formed as a crystalline semiconductor film.

金属元素を用いた結晶化を行った場合、金属元素を低減、又は除去するためにゲッタリング工程を施す。本実施の形態では、非晶質半導体膜をゲッタリングシンクとして金属元素を捕獲する。まず、結晶性半導体膜上に酸素雰囲気中でのUV光の照射、熱酸化法、ヒドロキシラジカルを含むオゾン水又は過酸化水素による処理等により、酸化膜を形成する。酸化膜は加熱処理によって厚膜化することが望ましい。次いでプラズマCVD法(本実施の形態における条件350W、35Pa、成膜ガスSiH(流量5sccm)、Ar(流量1000sccm))を用いて、非晶質半導体膜を50nmの膜厚で形成する。 When crystallization using a metal element is performed, a gettering step is performed in order to reduce or remove the metal element. In this embodiment mode, a metal element is captured using an amorphous semiconductor film as a gettering sink. First, an oxide film is formed over the crystalline semiconductor film by irradiation with UV light in an oxygen atmosphere, a thermal oxidation method, treatment with ozone water containing hydroxyl radicals or hydrogen peroxide, and the like. The oxide film is preferably thickened by heat treatment. Next, an amorphous semiconductor film is formed to a thickness of 50 nm by a plasma CVD method (conditions 350 W and 35 Pa in this embodiment mode, a deposition gas SiH 4 (flow rate 5 sccm), Ar (flow rate 1000 sccm)).

その後、RTA法により744℃で3分間熱処理を行い、金属元素を低減、又は除去する。熱処理は窒素雰囲気下で行ってもよい。そして、ゲッタリングシンクとなっていた非晶質半導体膜、及び非晶質半導体膜上に形成された酸化膜をフッ酸等により除去し、金属元素が低減、又は除去された結晶性半導体膜102を得ることができる(図5(A)参照。)。本実施の形態では、ゲッタリングシンクとなった非晶質半導体膜の除去をTMAH(Tetramethyl ammonium hydroxide)を用いて行う。 Thereafter, heat treatment is performed at 744 ° C. for 3 minutes by the RTA method to reduce or remove the metal element. The heat treatment may be performed in a nitrogen atmosphere. Then, the amorphous semiconductor film serving as the gettering sink and the oxide film formed over the amorphous semiconductor film are removed by hydrofluoric acid or the like, and the crystalline semiconductor film 102 in which the metal element is reduced or removed is removed. Can be obtained (see FIG. 5A). In this embodiment mode, the amorphous semiconductor film serving as a gettering sink is removed by using TMAH (Tetramethyl ammonium hydroxide).

このようにして得られた半導体膜に対して、薄膜トランジスタのしきい値電圧を制御するために微量な不純物元素(ボロンまたはリン)のドーピングを行ってもよい。この不純物元素のドーピングは、結晶化工程の前の非晶質半導体膜に行ってもよい。非晶質半導体膜の状態で不純物元素をドーピングすると、その後の結晶化のための加熱処理によって、不純物の活性化も行うことができる。また、ドーピングの際に生じる欠陥等も改善することができる。     In order to control the threshold voltage of the thin film transistor, the semiconductor film thus obtained may be doped with a trace amount of impurity element (boron or phosphorus). This doping of the impurity element may be performed on the amorphous semiconductor film before the crystallization step. When the impurity element is doped in the state of the amorphous semiconductor film, the impurity can be activated by heat treatment for subsequent crystallization. In addition, defects and the like generated during doping can be improved.

次に結晶性半導体膜102を所望な形状に加工する。本実施の形態では結晶性半導体膜102上に形成された酸化膜を除去した後、新たに酸化膜を形成する。そして、所望な形状にエッチング加工し、半導体層103、半導体層104、半導体層105、及び半導体層106を形成する。     Next, the crystalline semiconductor film 102 is processed into a desired shape. In this embodiment, after the oxide film formed over the crystalline semiconductor film 102 is removed, a new oxide film is formed. Then, the semiconductor layer 103, the semiconductor layer 104, the semiconductor layer 105, and the semiconductor layer 106 are formed by etching into a desired shape.

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

本発明において、配線層若しくは電極層を形成する導電層や、所定のパターンを形成するためのマスク層などを、液滴吐出法のような選択的にパターンを形成できる方法により形成してもよい。液滴吐出(噴出)法(その方式によっては、インクジェット法とも呼ばれる。)は、特定の目的に調合された組成物の液滴を選択的に吐出(噴出)して所定のパターン(導電層や絶縁層など)を形成することができる。この際、被形成領域にぬれ性や密着性を制御する処理を行ってもよい。また、パターンが転写、または描写できる方法、例えば印刷法(スクリーン印刷やオフセット印刷などパターンが形成される方法)なども用いることができる。     In the present invention, a conductive layer for forming a wiring layer or an electrode layer, a mask layer for forming a predetermined pattern, or the like may be formed by a method capable of selectively forming a pattern such as a droplet discharge method. . A droplet discharge (ejection) method (also called an ink-jet method depending on the method) is a method in which a droplet of a composition prepared for a specific purpose is selectively ejected (ejection) to form a predetermined pattern (such as a conductive layer or a conductive layer). An insulating layer or the like can be formed. At this time, a process for controlling wettability and adhesion may be performed on the formation region. In addition, a method by which a pattern can be transferred or drawn, for example, a printing method (a method for forming a pattern such as screen printing or offset printing) can be used.

本実施の形態において、用いるマスクは、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、フェノール樹脂、ノボラック樹脂、メラミン樹脂、ウレタン樹脂等の樹脂材料を用いる。また、ベンゾシクロブテン、パリレン、フッ化アリーレンエーテル、透光性を有するポリイミドなどの有機材料、シロキサン系ポリマー等の重合によってできた化合物材料、水溶性ホモポリマーと水溶性共重合体を含む組成物材料等を用いることもできる。或いは、感光剤を含む市販のレジスト材料を用いてもよく、例えば、代表的なポジ型レジストである、ノボラック樹脂と感光剤であるナフトキノンジアジド化合物、ネガ型レジストであるベース樹脂、ジフェニルシランジオール及び酸発生剤などを用いてもよい。液滴吐出法を用いる場合、いずれの材料を用いるとしても、その表面張力と粘度は、溶媒の濃度を調整したり、界面活性剤等を加えたりして適宜調整する。 In this embodiment mode, a resin material such as an epoxy resin, an acrylic resin, a phenol resin, a novolac resin, a melamine resin, or a urethane resin is used as a mask to be used. Also, a composition comprising an organic material such as benzocyclobutene, parylene, fluorinated arylene ether, translucent polyimide, a compound material obtained by polymerization of a siloxane polymer, a water-soluble homopolymer and a water-soluble copolymer Materials and the like can also be used. Alternatively, a commercially available resist material containing a photosensitizer may be used. For example, a novolak resin that is a typical positive resist and a naphthoquinonediazide compound that is a photosensitizer, a base resin that is a negative resist, diphenylsilanediol, and An acid generator or the like may be used. When using the droplet discharge method, regardless of which material is used, the surface tension and viscosity are appropriately adjusted by adjusting the concentration of the solvent or adding a surfactant or the like.

半導体層上の酸化膜を除去し、半導体層103、半導体層104、半導体層105、及び半導体層106を覆うゲート絶縁層107を形成する。ゲート絶縁層はプラズマCVD法またはスパッタ法などを用い、厚さを10〜150nmとして珪素を含む絶縁膜で形成する。ゲート絶縁層としては、窒化珪素、酸化珪素、酸化窒化珪素、窒化酸化珪素に代表される珪素の酸化物材料又は窒化物材料等の公知の材料で形成すればよく、積層でも単層でもよい。また、絶縁層は窒化珪素膜、酸化珪素膜、窒化珪素膜の3層の積層、酸化窒化珪素膜の単層、2層からなる積層でも良い。さらに半導体層とゲート絶縁層の間に、膜厚1〜100nm、好ましくは1〜10nm、さらに好ましくは2〜5nmである膜厚の薄い酸化珪素膜を形成してもよい。薄い酸化珪素膜の形成方法としては、GRTA法、LRTA法等を用いて半導体領域表面を酸化し、熱酸化膜を形成することで、膜厚の薄い酸化珪素膜を形成することができる。なお、低い成膜温度でゲートリーク電流が少ない緻密な絶縁膜を形成するには、アルゴンなどの希ガス元素を反応ガスに含ませ、形成される絶縁膜中に混入させると良い。本実施の形態では、ゲート絶縁層107として酸化窒化珪素膜を膜厚110nm形成する。     The oxide film over the semiconductor layer is removed, and a gate insulating layer 107 is formed to cover the semiconductor layer 103, the semiconductor layer 104, the semiconductor layer 105, and the semiconductor layer 106. The gate insulating layer is formed of an insulating film containing silicon with a thickness of 10 to 150 nm using a plasma CVD method or a sputtering method. The gate insulating layer may be formed of a known material such as silicon nitride, silicon oxide, silicon oxynitride, or silicon oxide or nitride material typified by silicon nitride oxide, and may be a stacked layer or a single layer. Further, the insulating layer may be a three-layer stack of a silicon nitride film, a silicon oxide film, and a silicon nitride film, or a stack of a single layer and two layers of a silicon oxynitride film. Further, a thin silicon oxide film with a thickness of 1 to 100 nm, preferably 1 to 10 nm, more preferably 2 to 5 nm may be formed between the semiconductor layer and the gate insulating layer. As a method for forming a thin silicon oxide film, a thin silicon oxide film can be formed by oxidizing the surface of the semiconductor region using a GRTA method, an LRTA method, or the like to form a thermal oxide film. Note that in order to form a dense insulating film with low gate leakage current at a low deposition temperature, a rare gas element such as argon is preferably contained in a reaction gas and mixed into the formed insulating film. In this embodiment, a silicon oxynitride film is formed to a thickness of 110 nm as the gate insulating layer 107.

次いで、ゲート絶縁層107上にゲート電極層として用いる膜厚20〜100nmの第1の導電膜108と、膜厚100〜400nmの第2の導電膜109とを積層して形成する(図5(B)参照。)。第1の導電膜108及び第2の導電膜109は、スパッタリング法、蒸着法、CVD法等の公知の手法により形成することができる。第1の導電膜108及び第2の導電膜109はタンタル(Ta)、タングステン(W)、チタン(Ti)、モリブデン(Mo)、アルミニウム(Al)、銅(Cu)、クロム(Cr)、ネオジウム(Nd)から選ばれた元素、又は前記元素を主成分とする合金材料もしくは化合物材料で形成すればよい。また、第1の導電膜108及び第2の導電膜109としてリン等の不純物元素をドーピングした多結晶シリコン膜に代表される半導体膜や、AgPdCu合金を用いてもよい。また、2層構造に限定されず、例えば、第1の導電膜として膜厚50nmのタングステン膜、第2の導電膜として膜厚500nmのアルミニウムとシリコンの合金(Al−Si)膜、第3の導電膜として膜厚30nmの窒化チタン膜を順次積層した3層構造としてもよい。また、3層構造とする場合、第1の導電膜のタングステンに代えて窒化タングステンを用いてもよいし、第2の導電膜のアルミニウムとシリコンの合金(Al−Si)膜に代えてアルミニウムとチタンの合金膜(Al−Ti)を用いてもよいし、第3の導電膜の窒化チタン膜に代えてチタン膜を用いてもよい。本実施の形態では、第1の導電膜108として窒化タンタル(TaN)を膜厚30nm形成し、第2の導電膜109としてタングステン(W)を膜厚370nm形成する。     Next, a first conductive film 108 with a thickness of 20 to 100 nm and a second conductive film 109 with a thickness of 100 to 400 nm which are used as a gate electrode layer are stacked over the gate insulating layer 107 (see FIG. 5). See B). The first conductive film 108 and the second conductive film 109 can be formed by a known method such as a sputtering method, an evaporation method, or a CVD method. The first conductive film 108 and the second conductive film 109 are tantalum (Ta), tungsten (W), titanium (Ti), molybdenum (Mo), aluminum (Al), copper (Cu), chromium (Cr), neodymium. An element selected from (Nd) or an alloy material or compound material containing the element as a main component may be used. Alternatively, a semiconductor film typified by a polycrystalline silicon film doped with an impurity element such as phosphorus, or an AgPdCu alloy may be used as the first conductive film 108 and the second conductive film 109. The structure is not limited to a two-layer structure. For example, a tungsten film with a thickness of 50 nm is used as the first conductive film, an aluminum-silicon alloy (Al-Si) film with a thickness of 500 nm is used as the second conductive film, The conductive film may have a three-layer structure in which titanium nitride films with a thickness of 30 nm are sequentially stacked. In the case of a three-layer structure, tungsten nitride may be used instead of tungsten of the first conductive film, or aluminum instead of the aluminum and silicon alloy (Al-Si) film of the second conductive film. A titanium alloy film (Al—Ti) may be used, or a titanium film may be used instead of the titanium nitride film of the third conductive film. In this embodiment, tantalum nitride (TaN) is formed to a thickness of 30 nm as the first conductive film 108 and tungsten (W) is formed to a thickness of 370 nm as the second conductive film 109.

ゲート絶縁層107、第1の導電膜108及び第2の導電膜109上に、所望な形状に加工するためのレジストからなるマスク層157a、マスク層157b、マスク層157c、マスク層157d及びマスク層157eを形成する(図5(C)参照。)。マスク層157a、マスク層157b、マスク層157c、マスク層157d及びマスク層157eも実施の形態1、実施の形態4で示したマスク層306、マスク層366a、マスク層366b、マスク層366cと同様に、回折格子パターン或いは半透膜からなる光強度低減機能を有する補助パターンを設置した露光マスクを用いて形成する。このような露光マスクであると多様な露光の制御がより正確に行えるので、レジストをより精密な形状に加工することができる。よって、そのようなマスク層を用いると同一な工程で、所望とする性能に合わせた異なった形状で導電膜や絶縁膜の加工をすることができる。よって、異なる特性を有する薄膜トランジスタや、サイズや形状の異なる配線などを、工程を増加することなく作製することができる。     On the gate insulating layer 107, the first conductive film 108, and the second conductive film 109, a mask layer 157a, a mask layer 157b, a mask layer 157c, a mask layer 157d, and a mask layer made of resist for processing into a desired shape are formed. 157e is formed (see FIG. 5C). The mask layer 157a, the mask layer 157b, the mask layer 157c, the mask layer 157d, and the mask layer 157e are also similar to the mask layer 306, the mask layer 366a, the mask layer 366b, and the mask layer 366c described in Embodiments 1 and 4. And an exposure mask provided with an auxiliary pattern having a light intensity reducing function made of a diffraction grating pattern or a semi-transmissive film. With such an exposure mask, various exposure controls can be performed more accurately, so that the resist can be processed into a more precise shape. Therefore, when such a mask layer is used, the conductive film and the insulating film can be processed in different shapes according to desired performance in the same process. Accordingly, thin film transistors having different characteristics, wirings having different sizes and shapes, and the like can be manufactured without increasing the number of steps.

次に、マスク層157a、マスク層157b、マスク層157c、マスク層157d及びマスク層157eを用いて、第1の導電膜108及び第2の導電膜109を所望な形状にエッチングし、第1のゲート電極層121、第1のゲート電極層122、第1のゲート電極層124、第1のゲート電極層125、及び第1のゲート電極層126、並びに第2のゲート電極層131、第2のゲート電極層132、第2のゲート電極層134、第2のゲート電極層135、第2のゲート電極層136を形成する(図5(D)参照。)。第1の導電膜108及び第2の導電膜109のエッチング工程により、マスク層157a、マスク層157b、マスク層157c、マスク層157d及びマスク層157eは、それぞれエッチングされ、マスク層110a、マスク層110b、マスク層110c、マスク層110d、及びマスク層110eとなり、その後除去される。     Next, the first conductive film 108 and the second conductive film 109 are etched into desired shapes using the mask layer 157a, the mask layer 157b, the mask layer 157c, the mask layer 157d, and the mask layer 157e, and the first conductive film 108 is etched. The gate electrode layer 121, the first gate electrode layer 122, the first gate electrode layer 124, the first gate electrode layer 125, the first gate electrode layer 126, the second gate electrode layer 131, the second A gate electrode layer 132, a second gate electrode layer 134, a second gate electrode layer 135, and a second gate electrode layer 136 are formed (see FIG. 5D). Through the etching process of the first conductive film 108 and the second conductive film 109, the mask layer 157a, the mask layer 157b, the mask layer 157c, the mask layer 157d, and the mask layer 157e are etched, respectively, and the mask layer 110a and the mask layer 110b are etched. , Mask layer 110c, mask layer 110d, and mask layer 110e, and then removed.

エッチング法としては、エッチングはプラズマエッチング法、反応性イオンエッチング法やICP(Inductively Coupled Plasma:誘導結合型プラズマ)エッチング法を用いることができる。本実施の形態では、ICPエッチング法を用いる。エッチング条件(コイル型の電極層に印加される電力量、基板側の電極層に印加される電力量、基板側の電極温度等)を適宜調節すればよい。エッチング工程は複数回行ってもよいし、本実施の形態のように一回の工程で行ってもよい。なお、エッチング用ガスとしては、Cl、BCl、SiClもしくはCClなどを代表とする塩素系ガス、CF、CF、SFもしくはNFなどを代表とするフッ素系ガス又はOを適宜用いることができる。本実施の形態では、ゲート電極層の形成をドライエッチングで行うがウェットエッチングでもよい。 As an etching method, a plasma etching method, a reactive ion etching method, or an ICP (Inductively Coupled Plasma) etching method can be used. In this embodiment mode, an ICP etching method is used. Etching conditions (such as the amount of power applied to the coil-type electrode layer, the amount of power applied to the electrode layer on the substrate side, the electrode temperature on the substrate side) may be adjusted as appropriate. The etching process may be performed a plurality of times, or may be performed in a single process as in this embodiment. As an etching gas, a chlorine-based gas typified by Cl 2 , BCl 3 , SiCl 4 or CCl 4 , a fluorine-based gas typified by CF 4 , CF 5 , SF 6 or NF 3, or O 2 is used. Can be used as appropriate. In this embodiment mode, the gate electrode layer is formed by dry etching, but may be wet etching.

本実施の形態では第1のゲート電極層、及び第2のゲート電極層はテーパー形状を有している。しかし、本発明はそれに限定されず、ゲート電極層の一層のみがテーパー形状を有し、他方は垂直な側面を有していてもよい。本実施の形態のように、テーパー角度が積層するゲート電極層間で異なっていても良いし、同一でもよい。テーパー形状を有することによって、その上に積層する膜の被覆性が向上し、欠陥が軽減されるので信頼性が向上する。テーパー形状のようなゲート電極層の形状の微細、かつ精密な制御を、本実施の形態のように、図19で示した露光プロセスによって形成されたレジストマスクによって行うことができる。     In this embodiment mode, the first gate electrode layer and the second gate electrode layer have a tapered shape. However, the present invention is not limited thereto, and only one gate electrode layer may have a tapered shape, and the other may have a vertical side surface. As in this embodiment, the taper angle may be different between the stacked gate electrode layers, or may be the same. By having a tapered shape, the coverage of a film stacked thereon is improved and defects are reduced, so that reliability is improved. Fine and precise control of the shape of the gate electrode layer such as a tapered shape can be performed by the resist mask formed by the exposure process shown in FIG. 19 as in this embodiment.

ゲート電極層を形成する際のエッチング工程によって、ゲート絶縁層107は多少エッチングされ、膜厚が減る(いわゆる膜減り)ことがある。     The gate insulating layer 107 may be slightly etched by an etching process when forming the gate electrode layer, and the film thickness may be reduced (so-called film reduction).

次に第1のゲート電極層121、第2のゲート電極層131及び半導体層103を覆うマスク層153a、第1のゲート電極層126、第2のゲート電極層136及び半導体層106を覆うマスク層153bを形成する。次に、半導体層104及び半導体層105に一導電型を付与する不純物元素を導入し、不純物領域を形成する。図6(A)の工程では、nチャネル型の薄膜トランジスタを形成するため、一導電型を付与する不純物元素として、n型を付与する不純物元素(本実施の形態ではリン(P))を用いる。 Next, a mask layer 153 a that covers the first gate electrode layer 121, the second gate electrode layer 131, and the semiconductor layer 103, a mask layer that covers the first gate electrode layer 126, the second gate electrode layer 136, and the semiconductor layer 106 153b is formed. Next, an impurity element imparting one conductivity type is introduced into the semiconductor layer 104 and the semiconductor layer 105 to form impurity regions. 6A, an n-type impurity element (phosphorus (P) in this embodiment) is used as an impurity element imparting one conductivity type in order to form an n-channel thin film transistor.

第1のゲート電極層122と第2のゲート電極層132とが設けられた半導体層104、及び第1のゲート電極層124と第1のゲート電極層125と第2のゲート電極層134と第2のゲート電極層135とが設けられた半導体層105にn型を付与する不純物元素152を添加し、第1のn型不純物領域145a、第1のn型不純物領域145b、第1のn型不純物領域148a、第1のn型不純物領域148b、第1のn型不純物領域148c、第1のn型不純物領域148d、第2のn型不純物領域144a、第2のn型不純物領域144b、第2のn型不純物領域147a、第2のn型不純物領域147b、及び第2のn型不純物領域147cを形成する(図6(A)参照。)。また、不純物元素152が添加されない半導体層104及び半導体層105の領域は、チャネル形成領域146、チャネル形成領域149a、及びチャネル形成領域149bとなる。なお、マスク層153a又はマスク層153bによって、半導体層103及び半導体層106は不純物元素152よりマスクされている。     The semiconductor layer 104 provided with the first gate electrode layer 122 and the second gate electrode layer 132, the first gate electrode layer 124, the first gate electrode layer 125, the second gate electrode layer 134, and the first gate electrode layer 134 An impurity element 152 imparting n-type conductivity is added to the semiconductor layer 105 provided with the second gate electrode layer 135, and the first n-type impurity region 145a, the first n-type impurity region 145b, and the first n-type impurity region are added. Impurity region 148a, first n-type impurity region 148b, first n-type impurity region 148c, first n-type impurity region 148d, second n-type impurity region 144a, second n-type impurity region 144b, Two n-type impurity regions 147a, a second n-type impurity region 147b, and a second n-type impurity region 147c are formed (see FIG. 6A). The regions of the semiconductor layer 104 and the semiconductor layer 105 to which the impurity element 152 is not added are a channel formation region 146, a channel formation region 149a, and a channel formation region 149b. Note that the semiconductor layer 103 and the semiconductor layer 106 are masked with the impurity element 152 by the mask layer 153a or the mask layer 153b.

n型を付与する不純物元素152を、第1のゲート電極層122、第1のゲート電極層124、第1のゲート電極層125、第2のゲート電極層132、第2のゲート電極層134、及び第2のゲート電極層135に覆われていない半導体層104又は半導体層105の領域に添加して形成した第2のn型不純物領域144a、第2のn型不純物領域144b、第2のn型不純物領域147a、第2のn型不純物領域147b、及び第2のn型不純物領域147cは、高濃度n型不純物領域となる。一方、n型を付与する不純物元素152を、第2のゲート電極層132、第2のゲート電極層134、又は第2のゲート電極層135に覆われていない第1のゲート電極層122、第1のゲート電極層124、又は第1のゲート電極層125の領域を通過させて半導体層104又は半導体層105に添加して形成した第1のn型不純物領域145a、第1のn型不純物領域145b、第1のn型不純物領域148a、第1のn型不純物領域148b、第1のn型不純物領域148c、第1のn型不純物領域148dは、低濃度n型不純物領域となる。     The impurity element 152 imparting n-type conductivity is formed using the first gate electrode layer 122, the first gate electrode layer 124, the first gate electrode layer 125, the second gate electrode layer 132, the second gate electrode layer 134, And the second n-type impurity region 144a, the second n-type impurity region 144b, and the second n-type impurity region 144a that are formed by adding to the region of the semiconductor layer 104 or the semiconductor layer 105 that is not covered with the second gate electrode layer 135. The type impurity region 147a, the second n-type impurity region 147b, and the second n-type impurity region 147c are high-concentration n-type impurity regions. On the other hand, the impurity element 152 imparting n-type conductivity is added to the second gate electrode layer 132, the second gate electrode layer 134, or the first gate electrode layer 122 that is not covered with the second gate electrode layer 135, The first n-type impurity region 145a and the first n-type impurity region which are formed by adding to the semiconductor layer 104 or the semiconductor layer 105 through the region of the first gate electrode layer 124 or the first gate electrode layer 125 145b, the first n-type impurity region 148a, the first n-type impurity region 148b, the first n-type impurity region 148c, and the first n-type impurity region 148d are low-concentration n-type impurity regions.

本実施の形態では、ゲート電極層が積層構造であり、形状の異なる第1のゲート電極層122、第1のゲート電極層124、第1のゲート電極層125、第2のゲート電極層132、第2のゲート電極層134、及び第2のゲート電極層135の形状を利用して、一回のn型を付与する不純物元素152の添加によって自己整合的に、第1のn型不純物領域145a、第1のn型不純物領域145b、第1のn型不純物領域148a、第1のn型不純物領域148b、第1のn型不純物領域148c、第1のn型不純物領域148d、第2のn型不純物領域144a、第2のn型不純物領域144b、第2のn型不純物領域147a、第2のn型不純物領域147b、及び第2のn型不純物領域147cを形成する。     In this embodiment, the gate electrode layer has a stacked structure, and the first gate electrode layer 122, the first gate electrode layer 124, the first gate electrode layer 125, the second gate electrode layer 132, which have different shapes, Using the shapes of the second gate electrode layer 134 and the second gate electrode layer 135, the first n-type impurity region 145a is self-aligned by adding the impurity element 152 imparting n-type once. , First n-type impurity region 145b, first n-type impurity region 148a, first n-type impurity region 148b, first n-type impurity region 148c, first n-type impurity region 148d, and second n A type impurity region 144a, a second n-type impurity region 144b, a second n-type impurity region 147a, a second n-type impurity region 147b, and a second n-type impurity region 147c are formed.

n型を付与する不純物元素152の添加は、一回で行ってもよいし、複数回の添加工程により、それぞれの不純物領域の形成を行ってもよい。不純物元素を添加する際のドーピング条件を制御することによって、一度の添加工程で、前記濃度の異なる不純物領域を形成するか、複数回行うことで前記不純物領域を形成するかを選択することができる。     The addition of the impurity element 152 imparting n-type conductivity may be performed once, or each impurity region may be formed by a plurality of addition steps. By controlling the doping conditions at the time of adding the impurity element, it is possible to select whether the impurity regions having different concentrations are formed in one addition step or the impurity regions are formed by performing a plurality of times. .

第2のn型不純物領域144a、第2のn型不純物領域144b、第2のn型不純物領域147a、第2のn型不純物領域147b、及び第2のn型不純物領域147cは、高濃度n型不純物領域であり、ソース領域、ドレイン領域として機能する。一方、第1のn型不純物領域145a、第1のn型不純物領域145b、第1のn型不純物領域148a、第1のn型不純物領域148b、第1のn型不純物領域148c、第1のn型不純物領域148dは低濃度n型不純物領域であり、LDD領域となる。本実施の形態において、第1のn型不純物領域145a、第1のn型不純物領域145bは、ゲート絶縁層107を介して、第1のゲート電極層122に覆われているのでLov領域であり、ドレイン領域近傍の電界を緩和し、ホットキャリアによるオン電流の劣化を抑制することが可能である。この結果、高速動作が可能な薄膜トランジスタを形成することができる。     The second n-type impurity region 144a, the second n-type impurity region 144b, the second n-type impurity region 147a, the second n-type impurity region 147b, and the second n-type impurity region 147c are high-concentration n It is a type impurity region and functions as a source region and a drain region. On the other hand, the first n-type impurity region 145a, the first n-type impurity region 145b, the first n-type impurity region 148a, the first n-type impurity region 148b, the first n-type impurity region 148c, The n-type impurity region 148d is a low-concentration n-type impurity region and becomes an LDD region. In this embodiment, the first n-type impurity region 145a and the first n-type impurity region 145b are Lov regions because they are covered with the first gate electrode layer 122 with the gate insulating layer 107 interposed therebetween. It is possible to alleviate the electric field in the vicinity of the drain region and suppress deterioration of on-current due to hot carriers. As a result, a thin film transistor capable of high-speed operation can be formed.

本実施の形態でも、不純物領域がゲート絶縁層を介してゲート電極層と重なる領域をLov領域と示し、不純物領域がゲート絶縁層を介してゲート電極層と重ならない領域をLoff領域と示す。図6では、不純物領域においてハッチングと白地で示されているが、これは、白地部分に不純物元素が添加されていないということを示すのではなく、この領域の不純物元素の濃度分布がマスクやドーピング条件を反映していることを直感的に理解できるようにしたためである。なお、このことは本明細書の他の図面においても同様である。 In this embodiment mode, a region where the impurity region overlaps with the gate electrode layer through the gate insulating layer is referred to as a Lov region, and a region where the impurity region does not overlap with the gate electrode layer through the gate insulating layer is referred to as a Loff region. In FIG. 6, hatching and white background are shown in the impurity region, but this does not indicate that the impurity element is not added to the white background part, but the concentration distribution of the impurity element in this region is mask or doping. This is because it is possible to intuitively understand that the conditions are reflected. This also applies to other drawings in this specification.

本実施の形態では、不純物元素を含むドーピングガスとしてPH(ドーピングガスはPHを水素(H)で希釈しており、ガス中のPHの比率は5%)を用い、ガス流量80sccm、ビーム電流540μA/cm、加速電圧70kV、添加するドーズ量5.0×1015ions/cmでドーピングを行う。第1のn型不純物領域145a、第1のn型不純物領域145b、第1のn型不純物領域148a、第1のn型不純物領域148b、第1のn型不純物領域148c、第1のn型不純物領域148dに、n型を付与する不純物元素が1×1017〜5×1018/cm程度の濃度で含まれる。第2のn型不純物領域144a、第2のn型不純物領域144b、第2のn型不純物領域147a、第2のn型不純物領域147b、第2のn型不純物領域147cにn型を付与する不純物元素が5×1019〜5×1020/cm程度の濃度で含まれる。 In this embodiment, PH 3 (doping gas is PH 3 diluted with hydrogen (H 2 ) and the ratio of PH 3 in the gas is 5%) is used as a doping gas containing an impurity element, and the gas flow rate is 80 sccm. Doping is performed with a beam current of 540 μA / cm, an acceleration voltage of 70 kV, and a dose of 5.0 × 10 15 ions / cm 2 to be added. First n-type impurity region 145a, first n-type impurity region 145b, first n-type impurity region 148a, first n-type impurity region 148b, first n-type impurity region 148c, first n-type impurity region An impurity element imparting n-type conductivity is included in the impurity region 148d at a concentration of about 1 × 10 17 to 5 × 10 18 / cm 3 . The n-type is imparted to the second n-type impurity region 144a, the second n-type impurity region 144b, the second n-type impurity region 147a, the second n-type impurity region 147b, and the second n-type impurity region 147c. Impurity elements are included at a concentration of about 5 × 10 19 to 5 × 10 20 / cm 3 .

次に、マスク層153a、マスク層153bを除去し、第1のゲート電極層122、第2のゲート電極層132及び半導体層103を覆うマスク層155a、第1のゲート電極層124、第1のゲート電極層125、第2のゲート電極層134、第2のゲート電極層135及び半導体層105を覆うマスク層155bを形成する。一導電型を付与する不純物元素として、p型を付与する不純物元素(本実施の形態ではボロン(B)を用いる)を半導体層103及び半導体層106に添加し、不純物領域を形成する。本実施の形態では、第1のゲート電極層121と第2のゲート電極層131とが設けられた半導体層103、及び第1のゲート電極層126と第2のゲート電極層136とが設けられた半導体層106にp型を付与する不純物元素154を添加し、第1のp型不純物領域161a、第1のp型不純物領域161b、第1のp型不純物領域164a、第1のp型不純物領域164b、第2のp型不純物領域160a、第2のp型不純物領域160b、第2のp型不純物領域163a、及び第2のp型不純物領域163bを形成する(図6(B)参照。)。また、不純物元素154が添加されない半導体層103又は半導体層106の領域は、チャネル形成領域162又はチャネル形成領域165となる。なお、マスク層155a又はマスク層155bによって半導体層104及び半導体層105は不純物元素154よりマスクされている。     Next, the mask layer 153a and the mask layer 153b are removed, and the mask layer 155a, the first gate electrode layer 124, the first gate electrode layer 122, the second gate electrode layer 132, and the semiconductor layer 103 are covered. A mask layer 155 b that covers the gate electrode layer 125, the second gate electrode layer 134, the second gate electrode layer 135, and the semiconductor layer 105 is formed. An impurity element imparting p-type conductivity (using boron (B) in this embodiment) is added to the semiconductor layer 103 and the semiconductor layer 106 as an impurity element imparting one conductivity type, so that an impurity region is formed. In this embodiment mode, the semiconductor layer 103 provided with the first gate electrode layer 121 and the second gate electrode layer 131, and the first gate electrode layer 126 and the second gate electrode layer 136 are provided. An impurity element 154 imparting p-type conductivity is added to the semiconductor layer 106, and the first p-type impurity region 161a, the first p-type impurity region 161b, the first p-type impurity region 164a, and the first p-type impurity are added. A region 164b, a second p-type impurity region 160a, a second p-type impurity region 160b, a second p-type impurity region 163a, and a second p-type impurity region 163b are formed (see FIG. 6B). ). Further, the region of the semiconductor layer 103 or the semiconductor layer 106 to which the impurity element 154 is not added becomes a channel formation region 162 or a channel formation region 165. Note that the semiconductor layer 104 and the semiconductor layer 105 are masked with the impurity element 154 by the mask layer 155a or the mask layer 155b.

p型を付与する不純物元素154を、第1のゲート電極層121、第1のゲート電極層126、第2のゲート電極層131、第2のゲート電極層136に覆われていない半導体層103及び半導体層106の領域に添加して形成した第2のp型不純物領域160a、第2のp型不純物領域160b、第2のp型不純物領域163a、及び第2のp型不純物領域163bは、高濃度p型不純物領域となる。一方、p型を付与する不純物元素154を、第2のゲート電極層131、第2のゲート電極層136に覆われていない第1のゲート電極層121、第1のゲート電極層126の領域を通過させて半導体層103及び半導体層106に添加して形成した第1のp型不純物領域161a、第1のp型不純物領域161b、第1のp型不純物領域164a、第1のp型不純物領域164bは、低濃度p型不純物領域となる。     The impurity element 154 imparting p-type conductivity is added to the first gate electrode layer 121, the first gate electrode layer 126, the second gate electrode layer 131, the semiconductor layer 103 not covered with the second gate electrode layer 136, and The second p-type impurity region 160a, the second p-type impurity region 160b, the second p-type impurity region 163a, and the second p-type impurity region 163b formed by adding to the region of the semiconductor layer 106 are high A concentration p-type impurity region is formed. On the other hand, the impurity element 154 imparting p-type conductivity is applied to the regions of the first gate electrode layer 121 and the first gate electrode layer 126 which are not covered with the second gate electrode layer 131 and the second gate electrode layer 136. A first p-type impurity region 161a, a first p-type impurity region 161b, a first p-type impurity region 164a, and a first p-type impurity region which are formed to be added to the semiconductor layer 103 and the semiconductor layer 106. 164b becomes a low concentration p-type impurity region.

半導体層103及び半導体層106へのp型を付与する不純物元素154の添加は、複数回で行ってもよいし、一回の添加工程により、それぞれの不純物領域の形成を行ってもよい。本実施の形態では、第1のp型不純物領域161a、第1のp型不純物領域161b、第1のp型不純物領域164a、第1のp型不純物領域164bの方が、第2のp型不純物領域160a、第2のp型不純物領域160b、第2のp型不純物領域163a、及び第2のp型不純物領域163bよりもp型を付与する不純物元素の濃度が低い場合を示したが、不純物の添加条件によっては、第1のゲート電極層121、第1のゲート電極層126の下の不純物領域の方が、第1のゲート電極層121、第1のゲート電極層126に覆われていない不純物領域よりも不純物濃度が高い場合もある。よって、第1のp型不純物領域161a、第1のp型不純物領域161b、第1のp型不純物領域164a、第1のp型不純物領域164bの方が、第2のp型不純物領域160a、第2のp型不純物領域160b、第2のp型不純物領域163a、及び第2のp型不純物領域163bよりもp型を付与する不純物元素の濃度が高い、もしくは同程度となる場合もある。     The addition of the impurity element 154 imparting p-type to the semiconductor layer 103 and the semiconductor layer 106 may be performed a plurality of times, or each impurity region may be formed by a single addition step. In this embodiment, the first p-type impurity region 161a, the first p-type impurity region 161b, the first p-type impurity region 164a, and the first p-type impurity region 164b are the second p-type impurity regions. Although the impurity region 160a, the second p-type impurity region 160b, the second p-type impurity region 163a, and the second p-type impurity region 163b have a lower concentration of the impurity element imparting p-type, Depending on the impurity addition conditions, the impurity regions under the first gate electrode layer 121 and the first gate electrode layer 126 are covered with the first gate electrode layer 121 and the first gate electrode layer 126. In some cases, the impurity concentration is higher than that of the impurity region without the impurity region. Therefore, the first p-type impurity region 161a, the first p-type impurity region 161b, the first p-type impurity region 164a, and the first p-type impurity region 164b are more preferable than the second p-type impurity region 160a, The concentration of the impurity element imparting p-type may be higher than or comparable to that of the second p-type impurity region 160b, the second p-type impurity region 163a, and the second p-type impurity region 163b.

本実施の形態では、不純物元素としてボロン(B)を用いるため、不純物元素を含むドーピングガスとしてジボラン(B)(ドーピングガスはBを水素(H)で希釈しており、ガス中のBの比率は15%)を用い、ガス流量70sccm、ビーム電流180μA/cm、加速電圧80kV、添加するドーズ量2.0×1015ions/cmでドーピングを行う。ここでは、第2のp型不純物領域160a、第2のp型不純物領域160b、第2のp型不純物領域163a、第2のp型不純物領域163bにp型を付与する不純物元素が1×1020〜5×1021/cm程度の濃度で含まれるように添加する。また、第1のp型不純物領域161b、第1のp型不純物領域164a、第1のp型不純物領域164bにp型を付与する不純物元素が5×1018〜5×1019/cm程度の濃度で含まれるように添加する。本実施の形態では、第1のp型不純物領域161a、第1のp型不純物領域161b、第1のp型不純物領域164a、第1のp型不純物領域164bは、第1のゲート電極層121、第1のゲート電極層126、第2のゲート電極層131、及び第2のゲート電極層136の形状を反映し、自己整合的に第2のp型不純物領域160a、第2のp型不純物領域160b、第2のp型不純物領域163a、第2のp型不純物領域163bより低濃度となるように形成する。 In this embodiment, since boron (B) is used as the impurity element, diborane (B 2 H 6 ) (doping gas is obtained by diluting B 2 H 6 with hydrogen (H 2 ) as a doping gas containing the impurity element. The ratio of B 2 H 6 in the gas is 15%), and doping is performed at a gas flow rate of 70 sccm, a beam current of 180 μA / cm, an acceleration voltage of 80 kV, and a dose of 2.0 × 10 15 ions / cm 2 to be added. Here, the impurity element imparting p-type to the second p-type impurity region 160a, the second p-type impurity region 160b, the second p-type impurity region 163a, and the second p-type impurity region 163b is 1 × 10. It is added so as to be contained at a concentration of about 20 to 5 × 10 21 / cm 3 . In addition, the impurity element imparting p-type conductivity to the first p-type impurity region 161b, the first p-type impurity region 164a, and the first p-type impurity region 164b is about 5 × 10 18 to 5 × 10 19 / cm 3. To be included at a concentration of In this embodiment, the first p-type impurity region 161 a, the first p-type impurity region 161 b, the first p-type impurity region 164 a, and the first p-type impurity region 164 b are included in the first gate electrode layer 121. Reflecting the shapes of the first gate electrode layer 126, the second gate electrode layer 131, and the second gate electrode layer 136, the second p-type impurity region 160a and the second p-type impurity are self-aligned. The region 160b, the second p-type impurity region 163a, and the second p-type impurity region 163b are formed to have a lower concentration.

第2のp型不純物領域160a、第2のp型不純物領域160b、第2のp型不純物領域163a、第2のp型不純物領域163bは高濃度p型不純物領域であり、ソース、ドレインとして機能する。一方、第1のp型不純物領域161a、第1のp型不純物領域161b、第1のp型不純物領域164a、第1のp型不純物領域164bは低濃度p型不純物領域であり、LDD領域となる。第1のp型不純物領域161a、第1のp型不純物領域161b、第1のp型不純物領域164a、第1のp型不純物領域164bは、ゲート絶縁層107を介して、第1のゲート電極層121、第1のゲート電極層126に覆われているのでLov領域であり、ドレイン近傍の電界を緩和することが可能である。     The second p-type impurity region 160a, the second p-type impurity region 160b, the second p-type impurity region 163a, and the second p-type impurity region 163b are high-concentration p-type impurity regions and function as sources and drains. To do. On the other hand, the first p-type impurity region 161a, the first p-type impurity region 161b, the first p-type impurity region 164a, and the first p-type impurity region 164b are low-concentration p-type impurity regions. Become. The first p-type impurity region 161a, the first p-type impurity region 161b, the first p-type impurity region 164a, and the first p-type impurity region 164b are connected to the first gate electrode through the gate insulating layer 107. Since it is covered with the layer 121 and the first gate electrode layer 126, it is a Lov region, and an electric field in the vicinity of the drain can be reduced.

第1のゲート電極層121、第2のゲート電極層131、半導体層103、第1のゲート電極層122、第2のゲート電極層132、及び半導体層104を覆うマスク層156a、第1のゲート電極層126、第2のゲート電極層136、及び半導体層106を覆うマスク層156bを形成し、第2のゲート電極層134及び第2のゲート電極層135をマスクとして、第1のゲート電極層124及び第1のゲート電極層125をエッチングし、第1のゲート電極層120a及び第1のゲート電極層120bを形成する(図7(A)参照。)。第1のゲート電極層120a及び第1のゲート電極層120bは、第2のゲート電極層134及び第2のゲート電極層135の形状が反映されており、第2のゲート電極層134及び第2のゲート電極層135より外側に延在していた第1のゲート電極層124及び第1のゲート電極層125の領域が除去された形状となる。よって、第1のゲート電極層120aの側端部と第2のゲート電極層134の側端部、第1のゲート電極層120bの側端部と第2のゲート電極層135の側端部はそれぞれほぼ一致する。     Mask layer 156a covering the first gate electrode layer 121, the second gate electrode layer 131, the semiconductor layer 103, the first gate electrode layer 122, the second gate electrode layer 132, and the semiconductor layer 104, the first gate A mask layer 156b is formed to cover the electrode layer 126, the second gate electrode layer 136, and the semiconductor layer 106, and the first gate electrode layer is formed using the second gate electrode layer 134 and the second gate electrode layer 135 as a mask. 124 and the first gate electrode layer 125 are etched, so that the first gate electrode layer 120a and the first gate electrode layer 120b are formed (see FIG. 7A). The first gate electrode layer 120a and the first gate electrode layer 120b reflect the shapes of the second gate electrode layer 134 and the second gate electrode layer 135, and the second gate electrode layer 134 and the second gate electrode layer 135b are reflected. The regions of the first gate electrode layer 124 and the first gate electrode layer 125 extending outside the gate electrode layer 135 are removed. Therefore, the side edge of the first gate electrode layer 120a and the side edge of the second gate electrode layer 134, the side edge of the first gate electrode layer 120b and the side edge of the second gate electrode layer 135 are Each is almost identical.

第1のゲート電極層124及び第1のゲート電極層125を第1のゲート電極層120a及び第1のゲート電極層120bのように加工したため、第1のn型不純物領域148a、第1のn型不純物領域148b、第1のn型不純物領域148c、第1のn型不純物領域148dは第1のゲート電極層120a又は第1のゲート電極層120bにゲート絶縁層107を介して覆われていないLoff領域として形成されることになる。ドレイン領域側のLoff領域に形成される第1のn型不純物領域148a、第1のn型不純物領域148b、第1のn型不純物領域148c、又は第1のn型不純物領域148dは、ドレイン領域近傍の電界を緩和してホットキャリア注入による劣化を防ぐとともに、オフ電流を低減する効果がある。この結果、信頼性の高く、低消費電力の半導体装置を作製することが可能である。     Since the first gate electrode layer 124 and the first gate electrode layer 125 are processed like the first gate electrode layer 120a and the first gate electrode layer 120b, the first n-type impurity region 148a and the first n-type impurity region 148a are processed. The type impurity region 148b, the first n-type impurity region 148c, and the first n-type impurity region 148d are not covered with the first gate electrode layer 120a or the first gate electrode layer 120b with the gate insulating layer 107 interposed therebetween. It will be formed as a Loff region. The first n-type impurity region 148a, the first n-type impurity region 148b, the first n-type impurity region 148c, or the first n-type impurity region 148d formed in the Loff region on the drain region side is the drain region It has the effect of reducing the off-current as well as preventing the deterioration due to hot carrier injection by relaxing the electric field in the vicinity. As a result, a highly reliable semiconductor device with low power consumption can be manufactured.

マスク層156a、マスク層156bをOアッシングやレジスト剥離液により除去する。 The mask layer 156a and the mask layer 156b are removed by O 2 ashing or resist stripping solution.

不純物元素を活性化するために加熱処理、強光の照射、又はレーザ光の照射を行ってもよい。活性化と同時にゲート絶縁層へのプラズマダメージやゲート絶縁層と半導体層との界面へのプラズマダメージを回復することができる。     In order to activate the impurity element, heat treatment, intense light irradiation, or laser light irradiation may be performed. Simultaneously with activation, plasma damage to the gate insulating layer and plasma damage to the interface between the gate insulating layer and the semiconductor layer can be recovered.

次いで、ゲート電極層、ゲート絶縁層を覆う第1の層間絶縁層を形成する。本実施の形態では、絶縁膜167と絶縁膜168との積層構造とする(図7(B)参照。)。絶縁膜167として窒化酸化珪素膜を膜厚200nm形成し、絶縁膜168として酸化窒化珪素膜を膜厚800nm形成し、積層構造とする。また、ゲート電極層、ゲート絶縁層を覆って、酸化窒化珪素膜を膜厚50nm形成し、窒化酸化珪素膜を膜厚140nm形成し、酸化窒化珪素膜を膜厚800nm形成する、3層の積層構造としてもよい。本実施の形態では、絶縁膜167及び絶縁膜168を下地膜と同様にプラズマCVD法を用いて連続的に形成する。絶縁膜167及び絶縁膜168は、スパッタ法、またはプラズマCVDを用いた窒化珪素膜、窒化酸化珪素膜、酸化窒化珪素膜、酸化珪素膜などを用いることができ、他の珪素を含む絶縁膜を単層または3層以上の積層構造として用いても良い。     Next, a first interlayer insulating layer is formed to cover the gate electrode layer and the gate insulating layer. In this embodiment, a stacked structure of the insulating film 167 and the insulating film 168 is employed (see FIG. 7B). A silicon nitride oxide film is formed to a thickness of 200 nm as the insulating film 167 and a silicon oxynitride film is formed to a thickness of 800 nm as the insulating film 168 to have a stacked structure. Further, a three-layer stack including a silicon oxynitride film with a thickness of 50 nm, a silicon nitride oxide film with a thickness of 140 nm, and a silicon oxynitride film with a thickness of 800 nm is formed covering the gate electrode layer and the gate insulating layer. It is good also as a structure. In this embodiment, the insulating film 167 and the insulating film 168 are continuously formed using a plasma CVD method as in the case of the base film. As the insulating film 167 and the insulating film 168, a silicon nitride film, a silicon nitride oxide film, a silicon oxynitride film, a silicon oxide film, or the like using a sputtering method or plasma CVD can be used, and another insulating film containing silicon can be used. A single layer or a stacked structure of three or more layers may be used.

さらに、窒素雰囲気中で、300〜550℃で1〜12時間の熱処理を行い、半導体層を水素化する工程を行う。好ましくは、400〜500℃で行う。この工程は層間絶縁層である絶縁膜167に含まれる水素により半導体層のダングリングボンドを終端する工程である。本実施の形態では、410度(℃)で加熱処理を行う。     Further, a heat treatment is performed at 300 to 550 ° C. for 1 to 12 hours in a nitrogen atmosphere to perform a step of hydrogenating the semiconductor layer. Preferably, it carries out at 400-500 degreeC. This step is a step of terminating dangling bonds in the semiconductor layer with hydrogen contained in the insulating film 167 which is an interlayer insulating layer. In this embodiment, heat treatment is performed at 410 degrees (° C.).

絶縁膜167、絶縁膜168としては他に窒化アルミニウム(AlN)、酸化窒化アルミニウム(AlON)、窒素含有量が酸素含有量よりも多い窒化酸化アルミニウム(AlNO)または酸化アルミニウム、ダイアモンドライクカーボン(DLC)、窒素含有炭素(CN)、ポリシラザン、その他の無機絶縁性材料を含む物質から選ばれた材料で形成することができる。また、シロキサン樹脂を用いてもよい。また、有機絶縁性材料を用いてもよく、有機材料としては、ポリイミド、アクリル、ポリアミド、ポリイミドアミド、レジスト又はベンゾシクロブテンを用いることができる。また、オキサゾール樹脂を用いることもでき、例えば感光性ポリベンゾオキサゾールなどを用いることができる。感光性ポリベンゾオキサゾールは、誘電率が低く(常温1MHzで誘電率2.9)、耐熱性が高く(示差熱天秤(TGA)昇温5℃/minで熱分解温度550℃)、吸水率が低い(常温24時間で0.3%)材料である。平坦性のよい塗布法によってされる塗布膜を用いてもよい。     In addition, as the insulating films 167 and 168, aluminum nitride (AlN), aluminum oxynitride (AlON), aluminum nitride oxide (AlNO) or aluminum oxide in which the nitrogen content is higher than the oxygen content, diamond like carbon (DLC) , Nitrogen-containing carbon (CN), polysilazane, and other materials including inorganic insulating materials. A siloxane resin may also be used. Further, an organic insulating material may be used, and as the organic material, polyimide, acrylic, polyamide, polyimide amide, resist, or benzocyclobutene can be used. Moreover, an oxazole resin can also be used, for example, photosensitive polybenzoxazole can be used. Photosensitive polybenzoxazole has a low dielectric constant (dielectric constant 2.9 at room temperature 1 MHz), high heat resistance (differential thermal balance (TGA) temperature increase 5 ° C./min, thermal decomposition temperature 550 ° C.), water absorption rate Low (0.3% at room temperature for 24 hours) material. A coating film formed by a coating method with good flatness may be used.

次いで、レジストからなるマスクを用いて絶縁膜167、絶縁膜168、ゲート絶縁層107に半導体層に達するコンタクトホール(開口)を形成する。エッチングは、用いる材料の選択比によって、一回で行っても複数回行っても良い。絶縁膜168、絶縁膜167及びゲート絶縁層107を除去し、ソース領域又はドレイン領域である第2のp型不純物領域160a、第2のp型不純物領域160b、第2のp型不純物領域163a、第2のp型不純物領域163b、第2のn型不純物領域144a、第2のn型不純物領域144b、第2のn型不純物領域147a、第2のn型不純物領域147bに達する開口を形成する。エッチングはウェットエッチングでもドライエッチングでもよく、両方を組み合わせて行ってもよい。エッチング用ガスとしては、Cl、BCl、SiClもしくはCClなどを代表とする塩素系ガス、CF、SFもしくはNFなどを代表とするフッ素系ガス又はOを適宜用いることができる。また用いるエッチング用ガスに不活性気体を添加してもよい。添加する不活性元素としては、He、Ne、Ar、Kr、Xeから選ばれた一種または複数種の元素を用いることができる。 Next, contact holes (openings) that reach the semiconductor layers are formed in the insulating film 167, the insulating film 168, and the gate insulating layer 107 using a resist mask. Etching may be performed once or a plurality of times depending on the selection ratio of the material to be used. The insulating film 168, the insulating film 167, and the gate insulating layer 107 are removed, and a second p-type impurity region 160a, a second p-type impurity region 160b, a second p-type impurity region 163a, which are source regions or drain regions, Openings reaching second p-type impurity region 163b, second n-type impurity region 144a, second n-type impurity region 144b, second n-type impurity region 147a, and second n-type impurity region 147b are formed. . Etching may be wet etching or dry etching, or a combination of both. As an etching gas, a chlorine-based gas typified by Cl 2 , BCl 3 , SiCl 4, CCl 4 or the like, a fluorine-based gas typified by CF 4 , SF 6 or NF 3, or O 2 is appropriately used. it can. Further, an inert gas may be added to the etching gas used. As the inert element to be added, one or more elements selected from He, Ne, Ar, Kr, and Xe can be used.

開口を覆うように導電膜を形成し、導電膜をエッチングして各ソース領域又はドレイン領域の一部とそれぞれ電気的に接続するソース電極層又はドレイン電極層169a、ソース電極層又はドレイン電極層169b、ソース電極層又はドレイン電極層170a、ソース電極層又はドレイン電極層170b、ソース電極層又はドレイン電極層171a、ソース電極層又はドレイン電極層171b、ソース電極層又はドレイン電極層172a、ソース電極層又はドレイン電極層172bを形成する。ソース電極層又はドレイン電極層は、PVD法、CVD法、蒸着法等により導電膜を成膜した後、所望の形状にエッチングして形成することができる。また、液滴吐出法、印刷法、電界メッキ法等により、所定の場所に選択的に導電層を形成することができる。更にはリフロー法、ダマシン法を用いても良い。ソース電極層又はドレイン電極層の材料は、Ag、Au、Cu、Ni、Pt、Pd、Ir、Rh、W、Al、Ta、Mo、Cd、Zn、Fe、Ti、Si、Ge、Zr、Ba等の金属又はその合金、若しくはその金属窒化物を用いて形成する。また、これらの積層構造としても良い。本実施の形態では、チタン(Ti)を膜厚100nm形成し、アルミニウムとシリコンの合金(Al−Si)を膜厚700nm形成し、チタン(Ti)を膜厚200nm形成し、所望な形状に加工する。     A conductive film is formed so as to cover the opening, and the conductive film is etched to be electrically connected to part of each source region or drain region, respectively, and a source electrode layer or a drain electrode layer 169 b , Source or drain electrode layer 170a, source or drain electrode layer 170b, source or drain electrode layer 171a, source or drain electrode layer 171b, source or drain electrode layer 172a, source or drain electrode layer 172a A drain electrode layer 172b is formed. The source electrode layer or the drain electrode layer can be formed by forming a conductive film by a PVD method, a CVD method, an evaporation method, or the like and then etching the conductive film into a desired shape. Further, the conductive layer can be selectively formed at a predetermined place by a droplet discharge method, a printing method, an electroplating method, or the like. Furthermore, a reflow method or a damascene method may be used. The material of the source electrode layer or the drain electrode layer is Ag, Au, Cu, Ni, Pt, Pd, Ir, Rh, W, Al, Ta, Mo, Cd, Zn, Fe, Ti, Si, Ge, Zr, Ba Or a metal nitride thereof or a metal nitride thereof. Moreover, it is good also as these laminated structures. In this embodiment mode, titanium (Ti) is formed to a thickness of 100 nm, an alloy of aluminum and silicon (Al—Si) is formed to a thickness of 700 nm, and titanium (Ti) is formed to a thickness of 200 nm and processed into a desired shape. To do.

以上の工程で周辺駆動回路領域204にLov領域にp型不純物領域を有するpチャネル型薄膜トランジスタである薄膜トランジスタ173、Lov領域にnチャネル型不純物領域を有するnチャネル型薄膜トランジスタである薄膜トランジスタ174を、画素領域206にLoff領域にn型不純物領域を有するマルチチャネル型のnチャネル型薄膜トランジスタである薄膜トランジスタ175、Lov領域にp型不純物領域を有するpチャネル型薄膜トランジスタである薄膜トランジスタ176を有するアクティブマトリクス基板を作製することができる(図7(C)参照。)。     Through the above steps, the peripheral driver circuit region 204 includes a thin film transistor 173 which is a p-channel thin film transistor having a p-type impurity region in the Lov region, and a thin film transistor 174 which is an n-channel thin film transistor having an n-channel impurity region in the Lov region. In 206, an active matrix substrate having a thin film transistor 175 which is a multi-channel n-channel thin film transistor having an n-type impurity region in a Loff region and a thin film transistor 176 which is a p-channel thin film transistor having a p-type impurity region in a Lov region is manufactured. (See FIG. 7C).

そして、アクティブマトリクス基板は、自発光素子を有する発光装置、液晶素子を有する液晶表示装置、その他の表示装置に用いることができる。またCPU(中央演算処理装置)に代表される各種プロセッサやIDチップを搭載したカード等の半導体装置に用いることができる。     The active matrix substrate can be used for a light emitting device having a self light emitting element, a liquid crystal display device having a liquid crystal element, and other display devices. Further, it can be used for various processors typified by a CPU (Central Processing Unit) and a semiconductor device such as a card equipped with an ID chip.

本実施の形態に限定されず、薄膜トランジスタはチャネル形成領域が一つ形成されるシングルゲート構造でも、二つ形成されるダブルゲート構造もしくは三つ形成されるトリプルゲート構造であっても良い。また、周辺駆動回路領域の薄膜トランジスタも、シングルゲート構造、ダブルゲート構造もしくはトリプルゲート構造であっても良い。     Without being limited to this embodiment mode, the thin film transistor may have a single gate structure in which one channel formation region is formed, a double gate structure in which two channel formation regions are formed, or a triple gate structure in which three channel formation regions are formed. The thin film transistor in the peripheral driver circuit region may have a single gate structure, a double gate structure, or a triple gate structure.

次に第2の層間絶縁層として絶縁膜181及び絶縁膜182を形成する(図8(A)参照。)。図8は、表示装置の作製工程を示しており、スクライブによる切り離しのための切り離し領域201、FPCの貼り付け部である外部端子接続領域202、周辺部の引き回し配線領域である配線領域203、周辺駆動回路領域204、画素領域206である。配線領域203には配線179a、配線179bが設けられ、外部端子接続領域202には、外部端子と接続する端子電極層178が設けられている。     Next, an insulating film 181 and an insulating film 182 are formed as a second interlayer insulating layer (see FIG. 8A). FIG. 8 shows a manufacturing process of a display device. A separation region 201 for separation by scribing, an external terminal connection region 202 as an FPC pasting portion, a wiring region 203 as a peripheral wiring region, A driving circuit area 204 and a pixel area 206. The wiring region 203 is provided with wirings 179a and 179b, and the external terminal connection region 202 is provided with a terminal electrode layer 178 that is connected to an external terminal.

絶縁膜181及び絶縁膜182としては酸化珪素、窒化珪素、酸化窒化珪素、窒化酸化珪素、窒化アルミニウム(AlN)、窒素を含む酸化アルミニウム(酸化窒化アルミニウムともいう)(AlON)、酸素を含む窒化アルミニウム(窒化酸化アルミニウムともいう)(AlNO)、酸化アルミニウム、ダイアモンドライクカーボン(DLC)、窒素含有炭素膜(CN)、PSG(リンガラス)、BPSG(リンボロンガラス)、アルミナ膜、その他の無機絶縁性材料を含む物質から選ばれた材料で形成することができる。また、シロキサン樹脂を用いてもよい。また、有機絶縁性材料を用いてもよく、有機材料としては、感光性、非感光性どちらでも良く、ポリイミド、アクリル、ポリアミド、ポリイミドアミド、レジスト又はベンゾシクロブテン、ポリシラザン、低誘電率(Low−k)材料を用いることができる。また、オキサゾール樹脂を用いることもでき、例えば感光性ポリベンゾオキサゾールなどを用いることができる。感光性ポリベンゾオキサゾールは、誘電率が低く(常温1MHzで誘電率2.9)、耐熱性が高く(示差熱天秤(TGA)昇温5℃/minで熱分解温度550℃)、吸水率が低い(常温24時間で0.3%)材料である。     As the insulating film 181 and the insulating film 182, silicon oxide, silicon nitride, silicon oxynitride, silicon nitride oxide, aluminum nitride (AlN), aluminum oxide containing nitrogen (also referred to as aluminum oxynitride) (AlON), aluminum nitride containing oxygen (Also called aluminum nitride oxide) (AlNO), aluminum oxide, diamond-like carbon (DLC), nitrogen-containing carbon film (CN), PSG (phosphorus glass), BPSG (phosphorus boron glass), alumina film, other inorganic insulating properties It can be formed of a material selected from substances including a material. A siloxane resin may also be used. Further, an organic insulating material may be used, and the organic material may be either photosensitive or non-photosensitive, and polyimide, acrylic, polyamide, polyimide amide, resist or benzocyclobutene, polysilazane, low dielectric constant (Low− k) Materials can be used. Moreover, an oxazole resin can also be used, for example, photosensitive polybenzoxazole can be used. Photosensitive polybenzoxazole has a low dielectric constant (dielectric constant 2.9 at room temperature 1 MHz), high heat resistance (differential thermal balance (TGA) temperature increase 5 ° C./min, thermal decomposition temperature 550 ° C.), water absorption rate Low (0.3% at room temperature for 24 hours) material.

平坦化のために設ける層間絶縁層としては、耐熱性および絶縁性が高く、且つ、平坦化率の高いものが要求されるので、絶縁膜181の形成方法としては、スピンコート法で代表される塗布法を用いると好ましい。本実施の形態では、絶縁膜181として、シロキサン樹脂材料を用いた塗布膜を形成し、絶縁膜182としてCVD法を用いて窒化酸化珪素膜を形成する。     An interlayer insulating layer provided for planarization is required to have high heat resistance and high insulation and a high planarization rate. Therefore, a method for forming the insulating film 181 is represented by a spin coating method. It is preferable to use a coating method. In this embodiment, a coating film using a siloxane resin material is formed as the insulating film 181, and a silicon nitride oxide film is formed as the insulating film 182 using a CVD method.

絶縁膜181、絶縁膜182は、その他ディップ法、スプレー塗布、ドクターナイフ、ロールコーター、カーテンコーター、ナイフコーター、CVD法、蒸着法等を採用することができる。液滴吐出法により絶縁膜181、絶縁膜182を形成してもよい。液滴吐出法を用いた場合には材料液を節約することができる。また、液滴吐出法のようにパターンが転写、または描写できる方法、例えば印刷法(スクリーン印刷やオフセット印刷などパターンが形成される方法)なども用いることができる。     The insulating film 181 and the insulating film 182 can employ other dipping methods, spray coating, doctor knife, roll coater, curtain coater, knife coater, CVD method, vapor deposition method, and the like. The insulating film 181 and the insulating film 182 may be formed by a droplet discharge method. When the droplet discharge method is used, the material liquid can be saved. Further, a method capable of transferring or drawing a pattern, such as a droplet discharge method, for example, a printing method (a method for forming a pattern such as screen printing or offset printing) or the like can be used.

次に、図8(B)に示すように、層間絶縁層である絶縁膜181及び絶縁膜182に開口を形成する。絶縁膜181及び絶縁膜182は、接続領域205(図10(A)参照)、周辺駆動回路領域204、配線領域203、外部端子接続領域202、切り離し領域201等では広面積にエッチングする必要がある。なお、接続領域205とは図10(A)の上面図で示してある領域であり、ソース電極層又はドレイン電極層と同工程で作製される配線層と、後に発光素子の上部電極層となる第2の電極層とが電気的に接続する領域である。接続領域205は図8においては省略し図示していない。よって、接続領域205においても、絶縁膜181及び絶縁膜182に開口を設ける必要がある。しかし、画素領域206においては開口面積が、周辺駆動回路領域204等の開口面積と比較して非常に小さく、微細なものとなる。従って、画素領域の開口形成用のフォトリソグラフィ工程と、接続領域の開口形成用のフォトリソグラフィ工程とを設けると、エッチング条件のマージンをより広げることができる。その結果、歩留まりを向上させることができる。またエッチング条件のマージンが広がることにより、画素領域に形成されるコンタクトホールを高精度に形成することができる。     Next, as illustrated in FIG. 8B, openings are formed in the insulating films 181 and 182 which are interlayer insulating layers. The insulating film 181 and the insulating film 182 need to be etched over a wide area in the connection region 205 (see FIG. 10A), the peripheral driver circuit region 204, the wiring region 203, the external terminal connection region 202, the separation region 201, and the like. . Note that the connection region 205 is a region illustrated in the top view of FIG. 10A, and is a wiring layer manufactured in the same step as the source electrode layer or the drain electrode layer, and later becomes an upper electrode layer of the light-emitting element. This is a region where the second electrode layer is electrically connected. The connection area 205 is not shown in FIG. Therefore, it is necessary to provide openings in the insulating film 181 and the insulating film 182 also in the connection region 205. However, the opening area of the pixel region 206 is very small and fine compared to the opening area of the peripheral drive circuit region 204 and the like. Therefore, if a photolithography process for forming an opening in the pixel region and a photolithography process for forming an opening in the connection region are provided, a margin for etching conditions can be further increased. As a result, the yield can be improved. Further, since the margin of the etching condition is widened, the contact hole formed in the pixel region can be formed with high accuracy.

具体的には、接続領域205、周辺駆動回路領域204、配線領域203、外部端子接続領域202、切り離し領域201に設けられた絶縁膜181及び絶縁膜182に広面積な開口を形成する。そのため、画素領域206と、接続領域205、周辺駆動回路領域204、配線領域203、及び外部端子接続領域202とにおける非開口領域の絶縁膜181及び絶縁膜182を覆うようにマスクを形成する。エッチングは並行平板RIE装置やICPエッチング装置を用いることができる。なおエッチング時間は、配線層や絶縁膜168がオーバーエッチングされる程度とするとよい。このようにオーバーエッチングされる程度とすると、基板内の膜厚バラツキと、エッチングレートのバラツキを低減することができる。このようにして接続領域205、周辺駆動回路領域204、配線領域203、外部端子接続領域202、切り離し領域201にそれぞれ開口が形成される。外部端子接続領域202には開口183が形成され、端子電極層178が露出する。     Specifically, wide openings are formed in the insulating film 181 and the insulating film 182 provided in the connection region 205, the peripheral driver circuit region 204, the wiring region 203, the external terminal connection region 202, and the separation region 201. Therefore, a mask is formed so as to cover the insulating film 181 and the insulating film 182 in the non-opening region in the pixel region 206, the connection region 205, the peripheral driver circuit region 204, the wiring region 203, and the external terminal connection region 202. For the etching, a parallel plate RIE apparatus or an ICP etching apparatus can be used. Note that the etching time is preferably set such that the wiring layer and the insulating film 168 are over-etched. When the over-etching is performed as described above, it is possible to reduce the film thickness variation in the substrate and the etching rate variation. In this way, openings are formed in the connection region 205, the peripheral drive circuit region 204, the wiring region 203, the external terminal connection region 202, and the separation region 201, respectively. An opening 183 is formed in the external terminal connection region 202, and the terminal electrode layer 178 is exposed.

その後、画素領域206の絶縁膜181及び絶縁膜182に微細な開口、つまりコンタクトホールを形成する。このとき、画素領域206の非開口領域と、接続領域205、周辺駆動回路領域204、配線領域203、及び外部端子接続領域202とにおける絶縁膜181及び絶縁膜182を覆うようにマスクを形成する。マスクは、画素領域206の開口形成用のマスクであり、所定な箇所に微細な開口が設けられている。このようなマスクとしては、例えばレジストマスクを用いることができる。     Thereafter, fine openings, that is, contact holes are formed in the insulating film 181 and the insulating film 182 in the pixel region 206. At this time, a mask is formed so as to cover the insulating film 181 and the insulating film 182 in the non-opening region of the pixel region 206 and the connection region 205, the peripheral driver circuit region 204, the wiring region 203, and the external terminal connection region 202. The mask is a mask for forming an opening in the pixel region 206, and a fine opening is provided at a predetermined location. As such a mask, for example, a resist mask can be used.

そして、並行平板RIE装置を用いて、絶縁膜181及び絶縁膜182をエッチングする。なおエッチング時間は、配線層や絶縁膜168がオーバーエッチングされる程度とするとよい。このようにオーバーエッチングされる程度とすると、基板内の膜厚バラツキと、エッチングレートのバラツキを低減することができる。     Then, the insulating film 181 and the insulating film 182 are etched using a parallel plate RIE apparatus. Note that the etching time is preferably set such that the wiring layer and the insulating film 168 are over-etched. When the over-etching is performed as described above, it is possible to reduce the film thickness variation in the substrate and the etching rate variation.

またエッチング装置にICP装置を用いてもよい。以上の工程で、画素領域206にソース電極層又はドレイン電極層172bに達する開口184を形成する(図8(B)参照。)。     An ICP apparatus may be used as the etching apparatus. Through the above steps, an opening 184 reaching the source or drain electrode layer 172b is formed in the pixel region 206 (see FIG. 8B).

開口を形成するためのエッチングは、同個所において複数回行ってもよい。例えば、接続領域205の開口は広面積であるため、エッチングする量が多い。このような広面積な開口は、複数回エッチングしてもよい。また、その他の開口と比較して、深い開口を形成する場合、同様に複数回エッチングしてもよい。     The etching for forming the opening may be performed a plurality of times at the same location. For example, since the opening of the connection region 205 has a large area, the amount of etching is large. Such a wide-area opening may be etched a plurality of times. In addition, when a deep opening is formed as compared with other openings, etching may be performed a plurality of times in the same manner.

また、本実施の形態では、絶縁膜181及び絶縁膜182への開口の形成を複数回に分けて行う例をしめしたが、一回のエッチング工程によって形成しても良い。この場合、ICP装置を用いて、ICPパワー7000W、バイアスパワー1000W、圧力0.8パスカル(Pa)、エッチングガスとしてCFを240sccm、Oを160sccmとしてエッチングする。バイアスパワーは1000〜4000Wが好ましい。一回のエッチング工程で開口が形成できるので工程が簡略化する利点がある。 Further, although an example in which the openings in the insulating film 181 and the insulating film 182 are formed in a plurality of times is described in this embodiment mode, the openings may be formed by one etching process. In this case, using an ICP apparatus, etching is performed with an ICP power of 7000 W, a bias power of 1000 W, a pressure of 0.8 Pascal (Pa), CF 4 as an etching gas of 240 sccm, and O 2 of 160 sccm. The bias power is preferably 1000 to 4000 W. Since the opening can be formed by one etching process, there is an advantage that the process is simplified.

一回の工程で、絶縁膜181及び絶縁膜182に対する全ての開口の形成を行う場合、上記実施の形態で示したように、回折格子パターン或いは半透膜からなる光強度低減機能を有する補助パターンを設置した露光マスクにより形成されたマスク層を用いるとよい。このような露光マスクであると、膜厚の異なる領域を有するマスク層を形成することができる。よって、開口184のように開口の深さが浅い領域ではマスク層の膜厚を厚くし、開口183のように開口の深さが深い領域ではマスク層の膜厚を薄く設定することができる。このような所望のエッチング深さによって膜厚に勾配を有するマスク層を用いれば、一回のエッチング工程で異なる深さのエッチングが可能となる。よって、浅い開口において、露出した配線層などが長時間エッチング処理に曝されることもないので、多量のオーバーエッチングによる配線層へのダメージを防ぐことができる。     When all the openings are formed in the insulating film 181 and the insulating film 182 in a single step, as shown in the above embodiment, an auxiliary pattern having a light intensity reducing function made of a diffraction grating pattern or a semi-transmissive film. It is preferable to use a mask layer formed by an exposure mask provided with. With such an exposure mask, a mask layer having regions with different film thicknesses can be formed. Therefore, the thickness of the mask layer can be increased in a region where the depth of the opening is shallow, such as the opening 184, and the thickness of the mask layer can be decreased in a region where the depth of the opening is deep, such as the opening 183. If a mask layer having a gradient in film thickness according to such a desired etching depth is used, etching at different depths can be performed in one etching process. Therefore, since the exposed wiring layer is not exposed to the etching process for a long time in the shallow opening, damage to the wiring layer due to a large amount of over-etching can be prevented.

次に、ソース電極層又はドレイン電極層172bと接するように、第1の電極層185(画素電極層ともいう。)を形成する。第1の電極層は陽極、または陰極として機能し、Ti、Ni、W、Cr、Pt、Zn、Sn、In、またはMoから選ばれた元素、またはTiN、TiSi、WSi、WN、WSi、NbNなどの前記元素を主成分とする合金材料もしくは化合物材料を主成分とする膜またはそれらの積層膜を総膜厚100nm〜800nmの範囲で用いればよい。 Next, a first electrode layer 185 (also referred to as a pixel electrode layer) is formed so as to be in contact with the source or drain electrode layer 172b. The first electrode layer functions as an anode or a cathode, and an element selected from Ti, Ni, W, Cr, Pt, Zn, Sn, In, or Mo, or TiN, TiSi X N Y , WSi X , WN A film mainly containing an alloy material or compound material containing X , WSi X N Y , NbN, or the like as a main component or a stacked film thereof may be used in a total film thickness range of 100 nm to 800 nm.

本実施の形態では、表示素子として発光素子を用い、発光素子からの光を第1の電極層185側から取り出す構造のため、第1の電極層185が透光性を有する。第1の電極層185として、透明導電膜を形成し、所望の形状にエッチングすることで第1の電極層185を形成する(図9(A)参照。)。本実施の形態では絶縁膜182はその上に透明導電膜を所望な形状にエッチングすることによって第1の電極層185がエッチングされる際に、エッチングストッパーとしても機能する。     In this embodiment, a light-emitting element is used as a display element and light from the light-emitting element is extracted from the first electrode layer 185 side; thus, the first electrode layer 185 has a light-transmitting property. A transparent conductive film is formed as the first electrode layer 185 and etched into a desired shape, whereby the first electrode layer 185 is formed (see FIG. 9A). In this embodiment mode, the insulating film 182 also functions as an etching stopper when the first electrode layer 185 is etched by etching a transparent conductive film thereon into a desired shape.

本発明においては、透光性電極層である第1の電極層185に、具体的には透光性を有する導電性材料からなる透明導電膜を用いればよく、酸化タングステンを含むインジウム酸化物、酸化タングステンを含むインジウム亜鉛酸化物、酸化チタンを含むインジウム酸化物、酸化チタンを含むインジウム錫酸化物などを用いることができる。勿論、インジウム錫酸化物(ITO)、インジウム亜鉛酸化物(IZO)、酸化ケイ素を添加したインジウム錫酸化物(ITSO)なども用いることができる。     In the present invention, a transparent conductive film made of a light-transmitting conductive material may be used for the first electrode layer 185 that is a light-transmitting electrode layer, indium oxide containing tungsten oxide, Indium zinc oxide containing tungsten oxide, indium oxide containing titanium oxide, indium tin oxide containing titanium oxide, or the like can be used. Needless to say, indium tin oxide (ITO), indium zinc oxide (IZO), indium tin oxide added with silicon oxide (ITSO), or the like can also be used.

各透光性を有する導電性材料の、組成比例を述べる。酸化タングステンを含むインジウム酸化物の組成比は、酸化タングステン1.0wt%、インジウム酸化物99.0wt%とすればよい。酸化タングステンを含むインジウム亜鉛酸化物の組成比は、酸化タングステン1.0wt%、酸化亜鉛0.5wt%、インジウム酸化物98.5wt%とすればよい。酸化チタンを含むインジウム酸化物は、酸化チタン1.0wt%〜5.0wt%、インジウム酸化物99.0wt%〜95.0wt%とすればよい。インジウム錫酸化物(ITO)の組成比は、酸化錫10.0wt%、インジウム酸化物90.0wt%とすればよい。インジウム亜鉛酸化物(IZO)の組成比は、酸化亜鉛10.7wt%、インジウム酸化物89.3wt%とすればよい。酸化チタンを含むインジウム錫酸化物の組成比は、酸化チタン5.0wt%、酸化錫10.0wt%、インジウム酸化物85.0wt%とすればよい。上記組成比は例であり、適宜その組成比の割合は設定すればよい。     The composition ratio of each light-transmitting conductive material will be described. The composition ratio of indium oxide containing tungsten oxide may be 1.0 wt% tungsten oxide and 99.0 wt% indium oxide. The composition ratio of indium zinc oxide containing tungsten oxide may be 1.0 wt% tungsten oxide, 0.5 wt% zinc oxide, and 98.5 wt% indium oxide. The indium oxide containing titanium oxide may be 1.0 wt% to 5.0 wt% titanium oxide and 99.0 wt% to 95.0 wt% indium oxide. The composition ratio of indium tin oxide (ITO) may be 10.0 wt% tin oxide and 90.0 wt% indium oxide. The composition ratio of indium zinc oxide (IZO) may be 10.7 wt% zinc oxide and 89.3 wt% indium oxide. The composition ratio of indium tin oxide containing titanium oxide may be 5.0 wt% titanium oxide, 10.0 wt% tin oxide, and 85.0 wt% indium oxide. The above composition ratio is an example, and the ratio of the composition ratio may be set as appropriate.

また、透光性を有さない金属膜のような材料であっても膜厚を薄く(好ましくは、5nm〜30nm程度の厚さ)して光を透過可能な状態としておくことで、第1の電極層185から光を放射することが可能となる。また、第1の電極層185に用いることのできる金属薄膜としては、チタン、タングステン、ニッケル、金、白金、銀、アルミニウム、マグネシウム、カルシウム、リチウム、およびそれらの合金からなる導電膜などを用いることができる。     Further, even when a material such as a metal film that does not have translucency is used, the first film thickness can be reduced by thinning (preferably about 5 nm to 30 nm) so that light can be transmitted. It becomes possible to emit light from the electrode layer 185. As the metal thin film that can be used for the first electrode layer 185, a conductive film made of titanium, tungsten, nickel, gold, platinum, silver, aluminum, magnesium, calcium, lithium, or an alloy thereof is used. Can do.

第1の電極層185は、蒸着法、スパッタ法、CVD法、印刷法または液滴吐出法などを用いて形成することができる。本実施の形態では、第1の電極層185として、酸化タングステンを含むインジウム亜鉛酸化物を用いてスパッタリング法によって作製する。第1の電極層185は、好ましくは総膜厚100nm〜800nmの範囲で用いればよく、本実施の形態では膜厚125nmとする。     The first electrode layer 185 can be formed by an evaporation method, a sputtering method, a CVD method, a printing method, a droplet discharge method, or the like. In this embodiment, the first electrode layer 185 is formed by a sputtering method using indium zinc oxide containing tungsten oxide. The first electrode layer 185 is preferably used with a total thickness of 100 nm to 800 nm, and in this embodiment, has a thickness of 125 nm.

第1の電極層185は、その表面が平坦化されるように、CMP法、ポリビニルアルコール系の多孔質体で拭浄し、研磨しても良い。またCMP法を用いた研磨後に、第1の電極層185の表面に紫外線照射、酸素プラズマ処理などを行ってもよい。     The first electrode layer 185 may be wiped with a CMP method or a polyvinyl alcohol-based porous material and polished so that the surface thereof is planarized. Further, after polishing using the CMP method, the surface of the first electrode layer 185 may be subjected to ultraviolet irradiation, oxygen plasma treatment, or the like.

第1の電極層185を形成後、加熱処理を行ってもよい。この加熱処理により、第1の電極層185中に含まれる水分は放出される。よって、第1の電極層185は脱ガスなどを生じないため、第1の電極層上に水分によって劣化しやすい発光材料を形成しても、発光材料は劣化せず、信頼性の高い表示装置を作製することができる。     Heat treatment may be performed after the first electrode layer 185 is formed. By this heat treatment, moisture contained in the first electrode layer 185 is released. Therefore, the first electrode layer 185 does not cause degassing. Therefore, even when a light-emitting material that is easily deteriorated by moisture is formed over the first electrode layer, the light-emitting material is not deteriorated and the display device has high reliability. Can be produced.

次に、第1の電極層185の端部、ソース電極層又はドレイン電極層を覆う絶縁層186(隔壁、障壁などと呼ばれる)を形成する(図9(B)参照。)。また同工程で外部端子接続領域202に絶縁層187a、絶縁層187bを形成する。     Next, an insulating layer 186 (referred to as a partition wall, a barrier, or the like) is formed to cover the end portion of the first electrode layer 185 and the source or drain electrode layer (see FIG. 9B). In the same step, an insulating layer 187a and an insulating layer 187b are formed in the external terminal connection region 202.

第1の電極層185と絶縁層186との材料の選択比が高ければ、第1の電極層185の一部を覆う隔壁として機能する絶縁層186を形成するために所望な形状にエッチングを行う際、第1の電極層185はエッチングストッパーとして機能する。     If the material selection ratio between the first electrode layer 185 and the insulating layer 186 is high, etching is performed into a desired shape in order to form the insulating layer 186 that functions as a partition wall that covers part of the first electrode layer 185. At this time, the first electrode layer 185 functions as an etching stopper.

絶縁層186は、酸化珪素、窒化珪素、酸化窒化珪素、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、酸化窒化アルミニウム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、又はシロキサン樹脂を用いて形成することができる。アクリル、ポリイミド等の感光性、非感光性の材料を用いて形成してもよい。また、オキサゾール樹脂を用いることもでき、例えば感光性ポリベンゾオキサゾールなどを用いることができる。感光性ポリベンゾオキサゾールは、誘電率が低く(常温1MHzで誘電率2.9)、耐熱性が高く(示差熱天秤(TGA)昇温5℃/minで熱分解温度550℃)、吸水率が低い(常温24時間で0.3%)材料である。絶縁層186は曲率半径が連続的に変化する形状が好ましく、上に形成される電界発光層188、第2の電極層189の被覆性が向上する。     The insulating layer 186 includes silicon oxide, silicon nitride, silicon oxynitride, aluminum oxide, aluminum nitride, aluminum oxynitride, and other inorganic insulating materials, acrylic acid, methacrylic acid, and derivatives thereof, polyimide, aromatic, and the like. It can be formed using a heat-resistant polymer such as polyamide, polybenzimidazole, or a siloxane resin. You may form using photosensitive and non-photosensitive materials, such as an acryl and a polyimide. Moreover, an oxazole resin can also be used, for example, photosensitive polybenzoxazole can be used. Photosensitive polybenzoxazole has a low dielectric constant (dielectric constant 2.9 at room temperature 1 MHz), high heat resistance (differential thermal balance (TGA) temperature increase 5 ° C./min, thermal decomposition temperature 550 ° C.), water absorption rate Low (0.3% at room temperature for 24 hours) material. The insulating layer 186 preferably has a shape in which the radius of curvature continuously changes, and the coverage of the electroluminescent layer 188 and the second electrode layer 189 formed thereon is improved.

図10(A)に示す接続領域205において、第2の電極層と同工程、同材料で形成される配線層はゲート電極層と同工程、同材料で形成される配線層と電気的に接続する。この接続のため、ゲート電極層と同工程、同材料で形成される配線層を露出する開口が形成されているが、この開口周辺の段差を絶縁層186によって覆い、段差をなだらかにすることで、積層する第2の電極層189の被覆性を向上させることができる。     In the connection region 205 illustrated in FIG. 10A, the wiring layer formed using the same material and the same process as the second electrode layer is electrically connected to the wiring layer formed using the same material and the same process as the gate electrode layer. To do. For this connection, an opening exposing the wiring layer formed of the same material and the same process as the gate electrode layer is formed. By covering the step around the opening with the insulating layer 186, the step is made gentle. The coverage of the second electrode layer 189 to be stacked can be improved.

また、さらに信頼性を向上させるため、電界発光層188の形成前に真空加熱を行って脱気を行うことが好ましい。例えば、有機化合物材料の蒸着を行う前に、基板に含まれるガスを除去するために減圧雰囲気や不活性雰囲気で200〜400℃、好ましくは250〜350℃の加熱処理を行うことが望ましい。またそのまま大気に晒さずに電界発光層188を真空蒸着法や、減圧下の液滴吐出法で形成することが好ましい。この熱処理で、第1の電極層となる導電膜や絶縁層(隔壁)に含有、付着している水分を放出することができる。この加熱処理は、真空を破らず、真空のチャンパー内を基板が輸送できるのであれば、先の加熱工程と兼ねることもでき、先の加熱工程を絶縁層(隔壁)形成後に、一度行えばよい。ここでは、層間絶縁膜と絶縁層(隔壁)とを高耐熱性を有する物質で形成すれば信頼性向上のための加熱処理工程を十分行うことができる。     In order to further improve the reliability, it is preferable to perform deaeration by performing vacuum heating before forming the electroluminescent layer 188. For example, before vapor deposition of the organic compound material, it is desirable to perform heat treatment at 200 to 400 ° C., preferably 250 to 350 ° C. in a reduced pressure atmosphere or an inert atmosphere in order to remove gas contained in the substrate. In addition, it is preferable to form the electroluminescent layer 188 by vacuum deposition or a droplet discharge method under reduced pressure without exposing it to the atmosphere. By this heat treatment, moisture contained in and adhering to the conductive film or insulating layer (partition wall) to be the first electrode layer can be released. This heat treatment can be combined with the previous heating step as long as the substrate can be transported in the vacuum chamber without breaking the vacuum, and the previous heating step may be performed once after the formation of the insulating layer (partition wall). . Here, if the interlayer insulating film and the insulating layer (partition wall) are formed using a material having high heat resistance, a heat treatment process for improving reliability can be sufficiently performed.

第1の電極層185の上には電界発光層188が形成される。なお、図10(B)では一画素しか図示していないが、本実施の形態ではR(赤)、G(緑)、B(青)の各色に対応した電界電極層を作り分けている。     An electroluminescent layer 188 is formed over the first electrode layer 185. Although only one pixel is shown in FIG. 10B, in the present embodiment, field electrode layers corresponding to R (red), G (green), and B (blue) colors are separately formed.

赤色(R)、緑色(G)、青色(B)の発光を示す材料(低分子または高分子材料など)は、液滴吐出法により形成することもできる。     A material that emits red (R), green (G), or blue (B) light (such as a low-molecular or high-molecular material) can also be formed by a droplet discharge method.

次に、電界発光層188の上に導電膜からなる第2の電極層189が設けられる。第2の電極層189としては、仕事関数の小さい材料(Al、Ag、Li、Ca、Mg、In、またはこれらの合金や化合物MgAg、MgIn、AlLi、CaF、または窒化カルシウム)を用いればよい。こうして第1の電極層185、電界発光層188及び第2の電極層189からなる発光素子190が形成される(図10(B)参照。)。 Next, a second electrode layer 189 made of a conductive film is provided over the electroluminescent layer 188. As the second electrode layer 189, a material having a low work function (Al, Ag, Li, Ca, Mg, In, or an alloy or compound thereof such as MgAg, MgIn, AlLi, CaF 2 , or calcium nitride) may be used. . Thus, a light-emitting element 190 including the first electrode layer 185, the electroluminescent layer 188, and the second electrode layer 189 is formed (see FIG. 10B).

図10に示した本実施の形態の表示装置において、発光素子190から発した光は、第1の電極層185側から、図10(B)中の矢印の方向に透過して射出される。     In the display device in this embodiment mode illustrated in FIG. 10, light emitted from the light-emitting element 190 is transmitted through and emitted from the first electrode layer 185 side in the direction of the arrow in FIG.

本実施の形態では、第2の電極層189上にパッシベーション膜(保護膜)として絶縁層を設けてもよい。このように第2の電極層189を覆うようにしてパッシベーション膜を設けることは有効である。パッシベーション膜としては、窒化珪素、酸化珪素、酸化窒化珪素(SiON)、窒化酸化珪素(SiNO)、窒化アルミニウム(AlN)、酸化窒化アルミニウム(AlON)、窒素含有量が酸素含有量よりも多い窒化酸化アルミニウム(AlNO)または酸化アルミニウム、ダイアモンドライクカーボン(DLC)、窒素含有炭素膜(CN)を含む絶縁膜からなり、該絶縁膜を単層もしくは組み合わせた積層を用いることができる。又はシロキサン樹脂を用いてもよい。     In this embodiment, an insulating layer may be provided as a passivation film (a protective film) over the second electrode layer 189. Thus, it is effective to provide a passivation film so as to cover the second electrode layer 189. Examples of the passivation film include silicon nitride, silicon oxide, silicon oxynitride (SiON), silicon nitride oxide (SiNO), aluminum nitride (AlN), aluminum oxynitride (AlON), and oxynitride in which the nitrogen content is higher than the oxygen content The insulating film includes aluminum (AlNO) or aluminum oxide, diamond-like carbon (DLC), and a nitrogen-containing carbon film (CN), and a single layer or a combination of the insulating films can be used. Alternatively, a siloxane resin may be used.

この際、カバレッジの良い膜をパッシベーション膜として用いることが好ましく、炭素膜、特にDLC膜を用いることは有効である。DLC膜は室温から100℃以下の温度範囲で成膜可能であるため、耐熱性の低い電界発光層188の上方にも容易に成膜することができる。DLC膜は、プラズマCVD法(代表的には、RFプラズマCVD法、マイクロ波CVD法、電子サイクロトロン共鳴(ECR)CVD法、熱フィラメントCVD法など)、燃焼炎法、スパッタ法、イオンビーム蒸着法、レーザ蒸着法などで形成することができる。成膜に用いる反応ガスは、水素ガスと、炭化水素系のガス(例えばCH、C、Cなど)とを用い、グロー放電によりイオン化し、負の自己バイアスがかかったカソードにイオンを加速衝突させて成膜する。また、CN膜は反応ガスとしてCガスとNガスとを用いて形成すればよい。DLC膜は酸素に対するブロッキング効果が高く、電界発光層188の酸化を抑制することが可能である。そのため、この後に続く封止工程を行う間に電界発光層188が酸化するといった問題を防止できる。 At this time, it is preferable to use a film with good coverage as the passivation film, and it is effective to use a carbon film, particularly a DLC film. Since the DLC film can be formed in a temperature range from room temperature to 100 ° C., it can be easily formed over the electroluminescent layer 188 having low heat resistance. The DLC film is formed by plasma CVD (typically, RF plasma CVD, microwave CVD, electron cyclotron resonance (ECR) CVD, hot filament CVD, etc.), combustion flame, sputtering, ion beam evaporation. It can be formed by laser vapor deposition. The reaction gas used for film formation was hydrogen gas and a hydrocarbon-based gas (for example, CH 4 , C 2 H 2 , C 6 H 6, etc.), ionized by glow discharge, and negative self-bias was applied. Films are formed by accelerated collision of ions with the cathode. The CN film may be formed using C 2 H 4 gas and N 2 gas as reaction gases. The DLC film has a high blocking effect against oxygen and can suppress oxidation of the electroluminescent layer 188. Therefore, the problem that the electroluminescent layer 188 is oxidized during the subsequent sealing process can be prevented.

このように発光素子190が形成された基板100と、封止基板195とをシール材192によって固着し、発光素子を封止する(図10参照。)。本発明の表示装置においては、シール材192と絶縁層186とを接しないように離して形成する。このようにシール材と、絶縁層186とを離して形成すると、絶縁層186に吸湿性の高い有機材料を用いた絶縁材料を用いても、水分が侵入しにくく、発光素子の劣化が防止でき、表示装置の信頼性が向上する。シール材192としては、代表的には可視光硬化性、紫外線硬化性または熱硬化性の樹脂を用いるのが好ましい。例えば、ビスフェノールA型液状樹脂、ビスフェノールA型固形樹脂、含ブロムエポキシ樹脂、ビスフェノールF型樹脂、ビスフェノールAD型樹脂、フェノール型樹脂、クレゾール型樹脂、ノボラック型樹脂、環状脂肪族エポキシ樹脂、エピビス型エポキシ樹脂、グリシジルエステル樹脂、グリジシルアミン系樹脂、複素環式エポキシ樹脂、変性エポキシ樹脂等のエポキシ樹脂を用いることができる。なお、シール材で囲まれた領域には充填材193を充填してもよく、窒素雰囲気下で封止することによって、窒素等を封入してもよい。本実施の形態は、下面射出型のため、充填材193は透光性を有する必要はないが、充填材193を透過して光を取り出す構造の場合は、透光性を有する必要がある。代表的には可視光硬化、紫外線硬化または熱硬化のエポキシ樹脂を用いればよい。以上の工程において、本実施の形態における、発光素子を用いた表示機能を有する表示装置が完成する。また充填材は、液状の状態で滴下し、表示装置内に充填することもできる。     The substrate 100 over which the light-emitting element 190 is formed in this manner and the sealing substrate 195 are fixed with a sealant 192 to seal the light-emitting element (see FIG. 10). In the display device of the present invention, the sealing material 192 and the insulating layer 186 are formed so as not to contact each other. When the sealing material and the insulating layer 186 are separated from each other in this manner, moisture does not easily enter even when an insulating material using a highly hygroscopic organic material is used for the insulating layer 186, and deterioration of the light-emitting element can be prevented. This improves the reliability of the display device. As the sealant 192, it is typically preferable to use a visible light curable resin, an ultraviolet curable resin, or a thermosetting resin. For example, bisphenol A type liquid resin, bisphenol A type solid resin, bromine-containing epoxy resin, bisphenol F type resin, bisphenol AD type resin, phenol type resin, cresol type resin, novolac type resin, cyclic aliphatic epoxy resin, epibis type epoxy Epoxy resins such as resins, glycidyl ester resins, glycidylamine resins, heterocyclic epoxy resins, and modified epoxy resins can be used. Note that a region surrounded by the sealant may be filled with a filler 193, or nitrogen or the like may be sealed by sealing in a nitrogen atmosphere. Since this embodiment mode is a bottom emission type, the filler 193 does not need to have translucency, but in the case of a structure in which light is extracted through the filler 193, the filler 193 needs to have translucency. Typically, a visible light curable, ultraviolet curable, or thermosetting epoxy resin may be used. Through the above steps, a display device having a display function using a light-emitting element in this embodiment is completed. Further, the filler can be dropped in a liquid state and filled in the display device.

ディスペンサ方式を採用した滴下注入法を図24を用いて説明する。図24の滴下注入法は、制御装置40、撮像手段42、ヘッド43、充填材33、マーカー35、マーカー45は、バリア層34、シール材32、TFT基板30、対向基板20からなる。シール材32で閉ループを形成し、その中にヘッド43より充填材33を1回若しくは複数回滴下する。充填材材料の粘性が高い場合は、連続的に吐出され、繋がったまま被形成領域に付着する。一方、充填材材料の粘性が低い場合には、図24のように間欠的に吐出され充填材が滴下される。そのとき、シール材32と充填材33とが反応することを防ぐため、バリア層34を設けてもよい。続いて、真空中で基板を貼り合わせ、その後紫外線硬化を行って、充填材が充填された状態とする。この充填剤として、乾燥剤などの吸湿性を含む物質を用いると、さらなる吸水効果が得られ、素子の劣化を防ぐことができる。     A dropping injection method employing a dispenser method will be described with reference to FIG. In the dropping injection method of FIG. 24, the control device 40, the imaging means 42, the head 43, the filler 33, the marker 35, and the marker 45 include the barrier layer 34, the sealing material 32, the TFT substrate 30, and the counter substrate 20. A closed loop is formed by the sealing material 32, and the filler 33 is dropped from the head 43 once or a plurality of times. When the viscosity of the filler material is high, the filler material is discharged continuously and adheres to the formation region while being connected. On the other hand, when the viscosity of the filler material is low, the filler is intermittently discharged and the filler is dropped as shown in FIG. At that time, a barrier layer 34 may be provided to prevent the sealing material 32 and the filler 33 from reacting. Then, a board | substrate is bonded together in a vacuum, and ultraviolet curing is performed after that and it is set as the state filled with the filler. When a hygroscopic substance such as a desiccant is used as the filler, a further water absorption effect can be obtained and deterioration of the element can be prevented.

EL表示パネル内には素子の水分による劣化を防ぐため、乾燥剤が設置される。本実施の形態では、乾燥剤は、画素領域を取り囲むように封止基板に形成された凹部に設置され、薄型化を妨げない構成とする。また、ゲート配線層に対応する領域にも乾燥剤を形成し、吸水面積を広く取っているので、吸水効果が高い。また、直接発光しないゲート配線層上に乾燥剤を形成すると、光の取り出し効率の低下を防ぐことができる。     A desiccant is installed in the EL display panel in order to prevent deterioration of the element due to moisture. In this embodiment mode, the desiccant is provided in a recess formed in the sealing substrate so as to surround the pixel region, and the thickness is not hindered. Moreover, since the desiccant is formed also in the area | region corresponding to a gate wiring layer and the water absorption area is taken wide, the water absorption effect is high. Further, when a desiccant is formed on the gate wiring layer that does not emit light directly, it is possible to prevent a decrease in light extraction efficiency.

なお、本実施の形態では、ガラス基板で発光素子を封止した場合を示すが、封止の処理とは、発光素子を水分から保護するための処理であり、カバー材で機械的に封入する方法、熱硬化性樹脂又は紫外光硬化性樹脂で封入する方法、金属酸化物や窒化物等のバリア能力が高い薄膜により封止する方法などを用いることができる。カバー材としては、ガラス、セラミックス、プラスチックもしくは金属を用いることができるが、カバー材側に光を放射させる場合は透光性でなければならない。また、カバー材と上記発光素子が形成された基板とは熱硬化性樹脂又は紫外光硬化性樹脂等のシール材を用いて貼り合わせられ、熱処理又は紫外光照射処理によって樹脂を硬化させて密閉空間を形成する。この密閉空間の中に酸化バリウムに代表される吸湿材を設けることも有効である。この吸湿材は、シール材の上に接して設けても良いし、発光素子よりの光を妨げないような、隔壁の上や周辺部に設けても良い。さらに、カバー材と発光素子の形成された基板との空間を熱硬化性樹脂若しくは紫外光硬化性樹脂で充填することも可能である。この場合、熱硬化性樹脂若しくは紫外光硬化性樹脂の中に酸化バリウムに代表される吸湿材を添加しておくことは有効である。     Note that in this embodiment mode, a case where a light-emitting element is sealed with a glass substrate is shown; however, the sealing process is a process for protecting the light-emitting element from moisture and is mechanically sealed with a cover material. A method, a method of encapsulating with a thermosetting resin or an ultraviolet light curable resin, a method of encapsulating with a thin film having a high barrier ability such as a metal oxide or a nitride can be used. As the cover material, glass, ceramics, plastic, or metal can be used. However, when light is emitted to the cover material side, it must be translucent. In addition, the cover material and the substrate on which the light emitting element is formed are bonded together using a sealing material such as a thermosetting resin or an ultraviolet light curable resin, and the resin is cured by heat treatment or ultraviolet light irradiation treatment to form a sealed space. Form. It is also effective to provide a hygroscopic material typified by barium oxide in this sealed space. This hygroscopic material may be provided in contact with the sealing material, or may be provided on the partition wall or in the peripheral portion so as not to block light from the light emitting element. Further, the space between the cover material and the substrate on which the light emitting element is formed can be filled with a thermosetting resin or an ultraviolet light curable resin. In this case, it is effective to add a moisture absorbing material typified by barium oxide in the thermosetting resin or the ultraviolet light curable resin.

図14に、本実施の形態で作製する図10の表示装置において、ソース電極層又はドレイン電極層172bと第1の電極層が直接接して電気的な接続を行うのではなく、配線層を介して接続する例を示す。図14の表示装置において、発光素子を駆動する薄膜トランジスタのソース電極層又はドレイン電極層と、第1の電極層790とは配線層199を介して電気的に接続している。また、図14では、配線層199の上に第1の電極層790が一部積層するように接続しているが、先に第1の電極層790を形成し、その第1の電極層790上に接するように配線層199を形成する構成でもよい。     In the display device in FIG. 10 which is manufactured in this embodiment mode in FIG. 14, the source or drain electrode layer 172b and the first electrode layer are not in direct contact with each other for electrical connection, but through a wiring layer. An example of connection is shown. In the display device in FIG. 14, the source electrode layer or the drain electrode layer of the thin film transistor that drives the light-emitting element and the first electrode layer 790 are electrically connected to each other through the wiring layer 199. In FIG. 14, the first electrode layer 790 is connected so as to be partially stacked on the wiring layer 199. However, the first electrode layer 790 is formed first, and the first electrode layer 790 is formed. The wiring layer 199 may be formed so as to be in contact with the top.

本実施の形態では、外部端子接続領域202において、端子電極層178に異方性導電層196によってFPC194を接続し、外部と電気的に接続する構造とする。また表示装置の上面図である図10(A)で示すように、本実施の形態において作製される表示装置は信号線駆動回路を有する周辺駆動回路領域204、周辺駆動回路領域209のほかに、走査線駆動回路を有する周辺駆動回路領域207、周辺駆動回路領域208が設けられている。     In this embodiment mode, the FPC 194 is connected to the terminal electrode layer 178 with the anisotropic conductive layer 196 in the external terminal connection region 202 so as to be electrically connected to the outside. As shown in FIG. 10A, which is a top view of the display device, the display device manufactured in this embodiment includes a peripheral driver circuit region 204 having a signal line driver circuit and a peripheral driver circuit region 209. A peripheral driving circuit region 207 having a scanning line driving circuit and a peripheral driving circuit region 208 are provided.

本実施の形態では、上記のような回路で形成するが、本発明はこれに限定されず、周辺駆動回路としてICチップを前述したCOG方式やTAB方式によって実装したものでもよい。また、ゲート線駆動回路、ソース線駆動回路は複数であっても単数であっても良い。     In this embodiment mode, the circuit is formed as described above. However, the present invention is not limited to this, and an IC chip may be mounted as a peripheral driver circuit by the above-described COG method or TAB method. Further, the gate line driver circuit and the source line driver circuit may be plural or singular.

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.

さらに、ビデオ信号がデジタルの表示装置において、画素に入力されるビデオ信号が定電圧(CV)のものと、定電流(CC)のものとがある。ビデオ信号が定電圧のもの(CV)には、発光素子に印加される電圧が一定のもの(CVCV)と、発光素子に印加される電流が一定のもの(CVCC)とがある。また、ビデオ信号が定電流のもの(CC)には、発光素子に印加される電圧が一定のもの(CCCV)と、発光素子に印加される電流が一定のもの(CCCC)とがある。     Furthermore, in a display device in which a video signal is digital, there are a video signal input to a pixel having a constant voltage (CV) and a constant current (CC). A video signal having a constant voltage (CV) includes a constant voltage (CVCV) applied to the light emitting element and a constant current (CVCC) applied to the light emitting element. In addition, a video signal having a constant current (CC) includes a constant voltage (CCCV) applied to the light emitting element and a constant current (CCCC) applied to the light emitting element.

本実施の形態は、実施の形態1乃至4とそれぞれ組み合わせて用いることが可能である。     This embodiment mode can be used in combination with each of Embodiment Modes 1 to 4.

本発明を用いると、信頼性の高い半導体装置を簡略化した工程で作製することができる。よって、高精細、高画質な半導体装置、表示装置を低いコストで歩留まり良く製造することができる。     By using the present invention, a highly reliable semiconductor device can be manufactured through a simplified process. Therefore, high-definition and high-quality semiconductor devices and display devices can be manufactured with low cost and high yield.

(実施の形態6)
本発明の実施の形態を、図11乃至図13を用いて説明する。本実施の形態は、実施の形態5で作製した表示装置において、第2の層間絶縁層(絶縁膜181及び絶縁膜182)を形成しない例を示す。よって、同一部分又は同様な機能を有する部分の繰り返しの説明は省略する。
(Embodiment 6)
An embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. This embodiment shows an example in which the second interlayer insulating layer (the insulating film 181 and the insulating film 182) is not formed in the display device manufactured in Embodiment 5. Therefore, repetitive description of the same portion or a portion having a similar function is omitted.

実施の形態5で示したように、基板100上に薄膜トランジスタ173、薄膜トランジスタ174、薄膜トランジスタ175、薄膜トランジスタ176を形成し、絶縁膜167、絶縁膜168を形成する。各薄膜トランジスタには半導体層のソース領域又はドレイン領域に接続するソース電極層又はドレイン電極層が形成されている。画素領域206に設けられた薄膜トランジスタ176におけるソース電極層又はドレイン電極層172bに接して第1の電極層770を形成する(図11参照。)。     As shown in Embodiment Mode 5, the thin film transistor 173, the thin film transistor 174, the thin film transistor 175, and the thin film transistor 176 are formed over the substrate 100, and the insulating film 167 and the insulating film 168 are formed. Each thin film transistor is provided with a source electrode layer or a drain electrode layer connected to a source region or a drain region of the semiconductor layer. A first electrode layer 770 is formed in contact with the source or drain electrode layer 172b in the thin film transistor 176 provided in the pixel region 206 (see FIG. 11).

第1の電極層770は画素電極として機能し、実施の形態5における第1の電極層185と同様な材料と工程で形成すればよい。本実施の形態でも実施の形態1と同様に第1の電極層770中を、光を通過させて取り出すために、透光性を有する材料を用いる。本実施の形態では透明導電膜であるITSOを第1の電極層770に用いて所望な形状にエッチングし形成する。     The first electrode layer 770 functions as a pixel electrode and may be formed using a material and a process similar to those of the first electrode layer 185 in Embodiment 5. In this embodiment mode, a material having a light-transmitting property is used in order to pass light through the first electrode layer 770 as in Embodiment Mode 1. In this embodiment mode, ITSO which is a transparent conductive film is used for the first electrode layer 770 and is etched into a desired shape.

第1の電極層770の端部及び薄膜トランジスタを覆うように絶縁層186を形成する。本実施の形態では、絶縁層186の材料としては、シロキサン材料(無機シロキサン、又は有機シロキサン)を用いた塗布膜を用いる。     An insulating layer 186 is formed so as to cover the end portion of the first electrode layer 770 and the thin film transistor. In this embodiment, as the material of the insulating layer 186, a coating film using a siloxane material (inorganic siloxane or organic siloxane) is used.

第1の電極層上に電界発光層188を形成し、第2の電極層189を積層することによって発光素子190を形成する。外部端子接続領域202においては端子電極層178を異方性導電層196を介してFPC194が接着される。基板100はシール材192によって封止基板195と張り合わされ、表示装置内には充填材193が充填されている(図12参照。)。本実施の形態の表示装置においては、シール材192と絶縁層186とを接しないように離して形成する。このようにシール材と、絶縁層186とを離して形成すると、絶縁層186に吸湿性の高い有機材料を用いた絶縁材料を用いても、水分が侵入しにくく、発光素子の劣化が防止でき、表示装置の信頼性が向上する。     The electroluminescent layer 188 is formed over the first electrode layer, and the second electrode layer 189 is stacked, whereby the light emitting element 190 is formed. In the external terminal connection region 202, the terminal electrode layer 178 is bonded to the FPC 194 through the anisotropic conductive layer 196. The substrate 100 is attached to the sealing substrate 195 with a sealant 192, and the display device is filled with a filler 193 (see FIG. 12). In the display device of this embodiment, the sealant 192 and the insulating layer 186 are formed so as not to contact each other. When the sealing material and the insulating layer 186 are separated from each other in this manner, moisture does not easily enter even when an insulating material using a highly hygroscopic organic material is used for the insulating layer 186, and deterioration of the light-emitting element can be prevented. This improves the reliability of the display device.

また図13における表示装置は、第1の電極層770に相当する第1の電極層780を、薄膜トランジスタ176と接続するソース電極層又はドレイン電極層172bと相当するソース電極層又はドレイン電極層781の形成前に、絶縁膜168上に選択的に形成する例である。この場合、本実施の形態とはソース電極層又はドレイン電極層781と、第1の電極層780の接続構造が、第1の電極層780の上にソース電極層又はドレイン電極層781が積層する構造となる。第1の電極層780をソース電極層又はドレイン電極層781より先に形成すると、平坦な形成領域に形成できるので、被覆性がよく、CMPなどの研磨処理も十分に行えるので平坦性よく形成できる利点がある。     In the display device in FIG. 13, the first electrode layer 780 corresponding to the first electrode layer 770 is connected to the thin film transistor 176 with the source or drain electrode layer 781 corresponding to the source or drain electrode layer 172 b. In this example, the insulating film 168 is selectively formed before the formation. In this case, the connection structure between the source or drain electrode layer 781 and the first electrode layer 780 is different from that in this embodiment, and the source or drain electrode layer 781 is stacked over the first electrode layer 780. It becomes a structure. When the first electrode layer 780 is formed before the source or drain electrode layer 781, the first electrode layer 780 can be formed in a flat formation region. Therefore, the first electrode layer 780 can be formed in a flat formation region. There are advantages.

また図33における表示装置は、ソース電極層又はドレイン電極層172b形成後、ソース電極層又はドレイン電極層172b及び絶縁膜168上を覆う絶縁膜771を形成する例である。絶縁膜771は、パッシベーション膜としても機能する他、平坦化膜としても機能する。絶縁膜771も絶縁膜168と同様な材料、方法を用いて形成することができる。図33においては、プラズマCVD法により酸化窒化珪素膜を膜厚50nm〜500nm、好ましくは100nm〜300nm(本実施の形態でおいては100nm)形成する。絶縁膜771にソース電極層又はドレイン電極層172bに達する開口、外部端子接続領域202においては端子電極層178に達する開口を形成する。開口を覆うように第1の電極層772を形成し、ソース電極層又はドレイン電極層172bと第1の電極層772とを電気的に接続する。     The display device in FIG. 33 is an example in which after the source or drain electrode layer 172b is formed, the insulating film 771 covering the source or drain electrode layer 172b and the insulating film 168 is formed. The insulating film 771 functions not only as a passivation film but also as a planarization film. The insulating film 771 can also be formed using a material and a method similar to those of the insulating film 168. In FIG. 33, a silicon oxynitride film is formed with a thickness of 50 nm to 500 nm, preferably 100 nm to 300 nm (100 nm in this embodiment) by a plasma CVD method. An opening reaching the source or drain electrode layer 172 b is formed in the insulating film 771, and an opening reaching the terminal electrode layer 178 is formed in the external terminal connection region 202. A first electrode layer 772 is formed so as to cover the opening, and the source or drain electrode layer 172b and the first electrode layer 772 are electrically connected.

本発明を用いると、信頼性の高い半導体装置を簡略化した工程で作製することができる。よって、高精細、高画質な半導体装置、表示装置を低いコストで歩留まり良く製造することができる。     By using the present invention, a highly reliable semiconductor device can be manufactured through a simplified process. Therefore, high-definition and high-quality semiconductor devices and display devices can be manufactured with low cost and high yield.

(実施の形態7)
本発明を適用して発光素子を有する表示装置を形成することができるが、該発光素子から発せられる光は、下面放射、上面放射、両面放射のいずれかを行う。本実施の形態では、両面射出型、上面射出型の例を、図15及び図16を用いて説明する。
(Embodiment 7)
Although a display device having a light-emitting element can be formed by applying the present invention, light emitted from the light-emitting element performs any one of bottom emission, top emission, and dual emission. In this embodiment mode, examples of a dual emission type and a top emission type will be described with reference to FIGS.

図16に示す表示装置は、素子基板1300、薄膜トランジスタ1355、薄膜トランジスタ1365、薄膜トランジスタ1375、薄膜トランジスタ1385、配線層1324a、配線層1324b、第1の電極層1317、電界発光層1319、第2の電極層1320、充填材1322、シール材1325、絶縁膜1301a、絶縁膜1301b、ゲート絶縁層1310、絶縁膜1311、絶縁膜1312、絶縁層1314、封止基板1323、配線層1345a、配線層1345b、端子電極層1381a、端子電極層1381b、異方性導電層1382、FPC1383によって構成されている。表示装置は、外部端子接続領域222、配線領域223、周辺駆動回路領域224、画素領域226を有している。充填材1322は、図24の滴下法のように、液状の組成物にして、滴下法によって形成することができる。滴下法によって充填材が形成された素子基板1300と封止基板1323を張り合わして発光表示装置を封止する。     16 includes an element substrate 1300, a thin film transistor 1355, a thin film transistor 1365, a thin film transistor 1375, a thin film transistor 1385, a wiring layer 1324a, a wiring layer 1324b, a first electrode layer 1317, an electroluminescent layer 1319, and a second electrode layer 1320. , Filler 1322, sealing material 1325, insulating film 1301a, insulating film 1301b, gate insulating layer 1310, insulating film 1311, insulating film 1312, insulating layer 1314, sealing substrate 1323, wiring layer 1345a, wiring layer 1345b, terminal electrode layer 1381a, a terminal electrode layer 1381b, an anisotropic conductive layer 1382, and an FPC 1383 are included. The display device includes an external terminal connection region 222, a wiring region 223, a peripheral driver circuit region 224, and a pixel region 226. The filler 1322 can be formed into a liquid composition by the dropping method as in the dropping method of FIG. The element substrate 1300 on which the filler is formed and the sealing substrate 1323 are attached to each other by a dropping method to seal the light-emitting display device.

薄膜トランジスタ1355、薄膜トランジスタ1365、薄膜トランジスタ1375、薄膜トランジスタ1385に接続する配線層(ソース電極層又はドレイン電極層として機能する)は2層構造となっている。配線層1324aと配線層1324bも積層しているが、配線層1324bは配線層1324aの端部より延在しており、配線層1324bと第1の電極層1317は接して形成されている。また、配線領域223において、ゲート絶縁層1310、絶縁膜1311、絶縁膜1312端部は、テーパー形状にエッチングされており、その端部を配線層1345aと配線層1345bとが被覆するように形成されている。このように、レジストマスク層を微細な形状に形成することができる、回折格子パターン或いは半透膜からなる光強度低減機能を有する補助パターンを設置した露光マスクにより形成されたマスク層を用いると、同工程におけるエッチング処理であってもそれぞれ異なった形状に自由にエッチング加工することができる。     A thin film transistor 1355, a thin film transistor 1365, a thin film transistor 1375, and a wiring layer (functioning as a source electrode layer or a drain electrode layer) connected to the thin film transistor 1385 have a two-layer structure. Although the wiring layer 1324a and the wiring layer 1324b are also stacked, the wiring layer 1324b extends from the end of the wiring layer 1324a, and the wiring layer 1324b and the first electrode layer 1317 are formed in contact with each other. In the wiring region 223, ends of the gate insulating layer 1310, the insulating film 1311, and the insulating film 1312 are etched into a tapered shape, and the ends are formed so as to be covered with the wiring layer 1345a and the wiring layer 1345b. ing. In this way, when using a mask layer formed by an exposure mask provided with an auxiliary pattern having a light intensity reduction function consisting of a diffraction grating pattern or a semi-transmissive film, which can form a resist mask layer in a fine shape, Even if it is the etching process in the same process, it can be freely etched into different shapes.

図16の表示装置は、両面放射型であり、矢印の方向に素子基板1300側からも、封止基板1323側からも光を放射する構造である。よって、第1の電極層1317及び第2の電極層1320として透光性電極層を用いる。     The display device in FIG. 16 is a dual emission type and has a structure in which light is emitted from both the element substrate 1300 side and the sealing substrate 1323 side in the direction of the arrow. Therefore, a light-transmitting electrode layer is used as the first electrode layer 1317 and the second electrode layer 1320.

本実施の形態においては、透光性電極層である第1の電極層1317及び第2の電極層1320に、具体的には透光性を有する導電性材料からなる透明導電膜を用いればよく、酸化タングステンを含むインジウム酸化物、酸化タングステンを含むインジウム亜鉛酸化物、酸化チタンを含むインジウム酸化物、酸化チタンを含むインジウム錫酸化物などを用いることができる。勿論、インジウム錫酸化物(ITO)、インジウム亜鉛酸化物(IZO)、酸化ケイ素を添加したインジウム錫酸化物(ITSO)なども用いることができる。     In this embodiment mode, specifically, a transparent conductive film formed using a light-transmitting conductive material may be used for the first electrode layer 1317 and the second electrode layer 1320 which are light-transmitting electrode layers. Indium oxide containing tungsten oxide, indium zinc oxide containing tungsten oxide, indium oxide containing titanium oxide, indium tin oxide containing titanium oxide, or the like can be used. Needless to say, indium tin oxide (ITO), indium zinc oxide (IZO), indium tin oxide added with silicon oxide (ITSO), or the like can also be used.

各透光性を有する導電性材料の、組成比例を述べる。酸化タングステンを含むインジウム酸化物の組成比は、酸化タングステン1.0wt%、インジウム酸化物99.0wt%とすればよい。酸化タングステンを含むインジウム亜鉛酸化物の組成比は、酸化タングステン1.0wt%、酸化亜鉛0.5wt%、インジウム酸化物98.5wt%とすればよい。酸化チタンを含むインジウム酸化物は、酸化チタン1.0wt%〜5.0wt%、インジウム酸化物99.0wt%〜95.0wt%とすればよい。インジウム錫酸化物(ITO)の組成比は、酸化錫10.0wt%、インジウム酸化物90.0wt%とすればよい。インジウム亜鉛酸化物(IZO)の組成比は、酸化亜鉛10.7wt%、インジウム酸化物89.3wt%とすればよい。酸化チタンを含むインジウム錫酸化物の組成比は、酸化チタン5.0wt%、酸化錫10.0wt%、インジウム酸化物85.0wt%とすればよい。上記組成比は例であり、適宜その組成比の割合は設定すればよい。     The composition ratio of each light-transmitting conductive material will be described. The composition ratio of indium oxide containing tungsten oxide may be 1.0 wt% tungsten oxide and 99.0 wt% indium oxide. The composition ratio of indium zinc oxide containing tungsten oxide may be 1.0 wt% tungsten oxide, 0.5 wt% zinc oxide, and 98.5 wt% indium oxide. The indium oxide containing titanium oxide may be 1.0 wt% to 5.0 wt% titanium oxide and 99.0 wt% to 95.0 wt% indium oxide. The composition ratio of indium tin oxide (ITO) may be 10.0 wt% tin oxide and 90.0 wt% indium oxide. The composition ratio of indium zinc oxide (IZO) may be 10.7 wt% zinc oxide and 89.3 wt% indium oxide. The composition ratio of indium tin oxide containing titanium oxide may be 5.0 wt% titanium oxide, 10.0 wt% tin oxide, and 85.0 wt% indium oxide. The above composition ratio is an example, and the ratio of the composition ratio may be set as appropriate.

また、透光性を有さない金属膜のような材料であっても膜厚を薄く(好ましくは、5nm〜30nm程度の厚さ)して光を透過可能な状態としておくことで、第1の電極層1317及び第2の電極層1320から光を放射することが可能となる。また、第1の電極層1317及び第2の電極層1320に用いることのできる金属薄膜としては、チタン、タングステン、ニッケル、金、白金、銀、アルミニウム、マグネシウム、カルシウム、リチウム、およびそれらの合金からなる導電膜などを用いることができる。     Further, even when a material such as a metal film that does not have translucency is used, the first film thickness can be reduced by thinning (preferably about 5 nm to 30 nm) so that light can be transmitted. Light can be emitted from the electrode layer 1317 and the second electrode layer 1320. In addition, examples of the metal thin film that can be used for the first electrode layer 1317 and the second electrode layer 1320 include titanium, tungsten, nickel, gold, platinum, silver, aluminum, magnesium, calcium, lithium, and alloys thereof. A conductive film can be used.

以上のように、図16の表示装置は、発光素子1305より放射される光が、第1の電極層1317及び第2の電極層1320両方を通過して、両面から光を放射する構成となる。     As described above, the display device in FIG. 16 has a structure in which light emitted from the light-emitting element 1305 passes through both the first electrode layer 1317 and the second electrode layer 1320 and emits light from both sides. .

図16の表示装置においては、薄膜トランジスタ1355のソース電極層又はドレイン電極層である配線層1324aと、画素電極層である発光素子の第1の電極層1317とが直接積層して電気的接続を行うのではなく、配線層1324aの下に形成された配線層1324bを介して配線層1324aと第1の電極層1317とが電気的接続を行う。このような構造であると、配線層1324aと、第1の電極層1317とが直接接触では電気的接続を行いにくい材料同士、また接すると電触などの劣化が起こる材料同士であっても、間に配線層1324bを介するので用いることができる。よって、配線層1324a、第1の電極層1317に用いることができる材料の選択性が広がる。配線層1324aと第1の電極層1317との積層によって生じる問題を考慮しなくてよいので、配線層1324a又はドレイン電極層、第1の電極層1317のそれぞれに要求される特性を備えた材料を自由に選択することができる。従って、より高機能、高信頼性の表示装置を歩留まり良く製造することができる。また上記ソー電極層又はドレイン電極層と第1の電極層との接続構造は、図15の表示装置も同様である。     In the display device in FIG. 16, a wiring layer 1324a which is a source electrode layer or a drain electrode layer of a thin film transistor 1355 and a first electrode layer 1317 of a light-emitting element which is a pixel electrode layer are directly stacked to perform electrical connection. Instead, the wiring layer 1324a and the first electrode layer 1317 are electrically connected through the wiring layer 1324b formed under the wiring layer 1324a. With such a structure, even when the wiring layer 1324a and the first electrode layer 1317 are in direct contact with each other, it is difficult to make electrical connection between them, and when the materials are in contact with each other, deterioration such as electrical contact may occur. Since the wiring layer 1324b is interposed therebetween, it can be used. Accordingly, the selectivity of materials that can be used for the wiring layer 1324a and the first electrode layer 1317 is increased. Since it is not necessary to consider a problem caused by the lamination of the wiring layer 1324a and the first electrode layer 1317, a material having characteristics required for each of the wiring layer 1324a, the drain electrode layer, and the first electrode layer 1317 is used. You can choose freely. Therefore, a display device with higher function and high reliability can be manufactured with high yield. The connection structure between the saw electrode layer or the drain electrode layer and the first electrode layer is the same as in the display device of FIG.

図15の表示装置は、矢印の方向に上面射出する構造である。図15に示す表示装置は、素子基板1600、薄膜トランジスタ1655、薄膜トランジスタ1665、薄膜トランジスタ1675、薄膜トランジスタ1685、配線層1624a、配線層1624b、第1の電極層1617、電界発光層1619、第2の電極層1620、保護膜1621、充填材1622、シール材1625、絶縁膜1601a、絶縁膜1601b、ゲート絶縁層1610、絶縁膜1611、絶縁膜1612、絶縁層1614、封止基板1623、配線層1633a、配線層1633b、端子電極層1681a、端子電極層1681b、異方性導電層1682、FPC1683によって構成されている。     The display device of FIG. 15 has a structure in which the top surface is emitted in the direction of the arrow. The display device illustrated in FIG. 15 includes an element substrate 1600, a thin film transistor 1655, a thin film transistor 1665, a thin film transistor 1675, a thin film transistor 1685, a wiring layer 1624a, a wiring layer 1624b, a first electrode layer 1617, an electroluminescent layer 1619, and a second electrode layer 1620. , Protective film 1621, filler 1622, sealing material 1625, insulating film 1601a, insulating film 1601b, gate insulating layer 1610, insulating film 1611, insulating film 1612, insulating layer 1614, sealing substrate 1623, wiring layer 1633a, wiring layer 1633b , A terminal electrode layer 1681a, a terminal electrode layer 1681b, an anisotropic conductive layer 1682, and an FPC 1683.

図15における表示装置において、端子電極層1681に積層していた絶縁層はエッチングによって除去されている。図15及び図16のように端子電極層の周囲に透湿性を有する絶縁層を設けない構造であると信頼性がより向上する。また、表示装置は、外部端子接続領域232、配線領域233、周辺駆動回路領域234、画素領域236を有している。また、配線領域233において、ゲート絶縁層1610、絶縁膜1611、絶縁膜1612端部は、テーパー形状にエッチングされており、その端部を配線層1633aと配線層1633bとが被覆するように形成されている。このように、同工程のおけるエッチングであっても、レジストマスク層を微細な形状に形成することができる、回折格子パターン或いは半透膜からなる光強度低減機能を有する補助パターンを設置した露光マスクにより形成されたマスク層を用いると、それぞれ異なった形状に自由にエッチング加工することができる。     In the display device in FIG. 15, the insulating layer stacked over the terminal electrode layer 1681 is removed by etching. As shown in FIGS. 15 and 16, the reliability is further improved when the insulating layer having moisture permeability is not provided around the terminal electrode layer. In addition, the display device includes an external terminal connection region 232, a wiring region 233, a peripheral driver circuit region 234, and a pixel region 236. In the wiring region 233, ends of the gate insulating layer 1610, the insulating film 1611, and the insulating film 1612 are etched into a tapered shape, and the ends are formed so as to be covered with the wiring layer 1633a and the wiring layer 1633b. ing. As described above, an exposure mask provided with an auxiliary pattern having a light intensity reducing function composed of a diffraction grating pattern or a semi-transmissive film, which can form a resist mask layer in a fine shape even by etching in the same process. When the mask layer formed by the above is used, it is possible to freely perform etching into different shapes.

図15の表示装置の場合、前述の図16で示した両面射出型の表示装置において、第1の電極層1317の下に、反射性を有する金属層である配線層1624bを形成する。配線層1624bの上に透明導電膜である第1の電極層1617を形成する。配線層1624bとしては、反射性を有すればよいので、チタン、タングステン、ニッケル、金、白金、銀、銅、タンタル、モリブデン、アルミニウム、マグネシウム、カルシウム、リチウム、およびそれらの合金からなる導電膜などを用いればよい。好ましくは、可視光の領域で反射性が高い物質を用いることがよく、本実施の形態では、TiN膜を用いる。     In the case of the display device in FIG. 15, in the dual emission display device shown in FIG. 16 described above, a wiring layer 1624b which is a reflective metal layer is formed under the first electrode layer 1317. A first electrode layer 1617 which is a transparent conductive film is formed over the wiring layer 1624b. The wiring layer 1624b only needs to have reflectivity, so that a conductive film made of titanium, tungsten, nickel, gold, platinum, silver, copper, tantalum, molybdenum, aluminum, magnesium, calcium, lithium, or an alloy thereof, or the like May be used. Preferably, a substance having high reflectivity in the visible light region is used. In this embodiment, a TiN film is used.

第1の電極層1617及び第2の電極層1620に、具体的には透光性を有する導電性材料からなる透明導電膜を用いればよく、酸化タングステンを含むインジウム酸化物、酸化タングステンを含むインジウム亜鉛酸化物、酸化チタンを含むインジウム酸化物、酸化チタンを含むインジウム錫酸化物などを用いることができる。勿論、インジウム錫酸化物(ITO)、インジウム亜鉛酸化物(IZO)、酸化ケイ素を添加したインジウム錫酸化物(ITSO)なども用いることができる。     For the first electrode layer 1617 and the second electrode layer 1620, specifically, a transparent conductive film formed using a light-transmitting conductive material may be used. Indium oxide containing tungsten oxide or indium containing tungsten oxide may be used. Zinc oxide, indium oxide containing titanium oxide, indium tin oxide containing titanium oxide, or the like can be used. Needless to say, indium tin oxide (ITO), indium zinc oxide (IZO), indium tin oxide added with silicon oxide (ITSO), or the like can also be used.

また、透光性を有さない金属膜のような材料であっても膜厚を薄く(好ましくは、5nm〜30nm程度の厚さ)して光を透過可能な状態としておくことで、第2の電極層1620から光を放射することが可能となる。また、第2の電極層1620に用いることのできる金属薄膜としては、チタン、タングステン、ニッケル、金、白金、銀、アルミニウム、マグネシウム、カルシウム、リチウム、およびそれらの合金からなる導電膜などを用いることができる。     Further, even if the material is a material such as a metal film that does not have translucency, the second film thickness can be reduced (preferably, about 5 nm to 30 nm) so that light can be transmitted. It becomes possible to emit light from the electrode layer 1620. As the metal thin film that can be used for the second electrode layer 1620, a conductive film made of titanium, tungsten, nickel, gold, platinum, silver, aluminum, magnesium, calcium, lithium, or an alloy thereof is used. Can do.

本実施の形態で適用することができる発光素子190の構成を、図18を用いて詳細に説明する。   A structure of the light-emitting element 190 which can be applied in this embodiment mode will be described in detail with reference to FIGS.

図18は発光素子の素子構造であり、第1の電極層870と第2の電極層850との間に、有機化合物と無機化合物を混合してなる電界発光層860が狭持されている発光素子である。電界発光層860は、図示した通り、第1の層804、第2の層803、第3の層802から構成されており、特に第1の層804および第3の層802に大きな特徴を有する。   FIG. 18 illustrates an element structure of a light-emitting element. Light emission in which an electroluminescent layer 860 formed by mixing an organic compound and an inorganic compound is sandwiched between a first electrode layer 870 and a second electrode layer 850. It is an element. The electroluminescent layer 860 includes a first layer 804, a second layer 803, and a third layer 802 as shown in the drawing, and particularly has a great feature in the first layer 804 and the third layer 802. .

まず、第1の層804は、第2の層803にホールを輸送する機能を担う層であり、少なくとも第1の有機化合物と、第1の有機化合物に対して電子受容性を示す第1の無機化合物とを含む構成である。重要なのは、単に第1の有機化合物と第1の無機化合物が混ざり合っているのではなく、第1の無機化合物が第1の有機化合物に対して電子受容性を示す点である。このような構成とすることで、本来内在的なキャリアをほとんど有さない第1の有機化合物に多くのホールキャリアが発生し、極めて優れたホール注入性及びホール輸送性を示す。   First, the first layer 804 is a layer that has a function of transporting holes to the second layer 803, and includes a first organic compound and a first organic electron-accepting property with respect to the first organic compound. It is a structure containing an inorganic compound. What is important is not simply that the first organic compound and the first inorganic compound are mixed, but the first inorganic compound exhibits an electron accepting property with respect to the first organic compound. By adopting such a configuration, many hole carriers are generated in the first organic compound which has essentially no intrinsic carrier, and exhibits extremely excellent hole injection and hole transport properties.

したがって第1の層804は、無機化合物を混合することによって得られると考えられている効果(耐熱性の向上など)だけでなく、優れた導電性(第1の層804においては特に、ホール注入性および輸送性)をも得ることができる。このことは、互いに電子的な相互作用を及ぼさない有機化合物と無機化合物を単に混合した従来のホール輸送層では、得られない効果である。この効果により、従来よりも駆動電圧を低くすることができる。また、駆動電圧の上昇を招くことなく第1の層804を厚くすることができるため、ゴミ等に起因する素子の短絡も抑制することができる。   Therefore, the first layer 804 has not only effects (such as improved heat resistance) that are considered to be obtained by mixing an inorganic compound, but also excellent conductivity (in particular, in the first layer 804, hole injection). And transportability) can also be obtained. This is an effect that cannot be obtained with a conventional hole transport layer in which an organic compound and an inorganic compound that do not have an electronic interaction with each other are simply mixed. Due to this effect, the drive voltage can be made lower than in the prior art. Further, since the first layer 804 can be thickened without causing an increase in driving voltage, a short circuit of an element due to dust or the like can be suppressed.

ところで、上述したように、第1の有機化合物にはホールキャリアが発生するため、第1の有機化合物としてはホール輸送性の有機化合物が好ましい。ホール輸送性の有機化合物としては、例えば、フタロシアニン(略称:HPc)、銅フタロシアニン(略称:CuPc)、バナジルフタロシアニン(略称:VOPc)、4,4’,4’’−トリス(N,N−ジフェニルアミノ)トリフェニルアミン(略称:TDATA)、4,4’,4’’−トリス[N−(3−メチルフェニル)−N−フェニルアミノ]トリフェニルアミン(略称:MTDATA)、1,3,5−トリス[N,N−ジ(m−トリル)アミノ]ベンゼン(略称:m−MTDAB)、N,N’−ジフェニル−N,N’−ビス(3−メチルフェニル)−1,1’−ビフェニル−4,4’−ジアミン(略称:TPD)、4,4’−ビス[N−(1−ナフチル)−N−フェニルアミノ]ビフェニル(略称:NPB)、4,4’−ビス{N−[4−ジ(m−トリル)アミノ]フェニル−N−フェニルアミノ}ビフェニル(略称:DNTPD)、4,4’,4’’−トリス(N−カルバゾリル)トリフェニルアミン(略称:TCTA)などが挙げられるが、これらに限定されることはない。また、上述した化合物の中でも、TDATA、MTDATA、m−MTDAB、TPD、NPB、DNTPD、TCTAなどに代表される芳香族アミン化合物は、ホールキャリアを発生しやすく、第1の有機化合物として好適な化合物群である。 By the way, as described above, since hole carriers are generated in the first organic compound, the first organic compound is preferably a hole-transporting organic compound. Examples of the hole-transporting organic compound include phthalocyanine (abbreviation: H 2 Pc), copper phthalocyanine (abbreviation: CuPc), vanadyl phthalocyanine (abbreviation: VOPc), 4,4 ′, 4 ″ -tris (N, N -Diphenylamino) triphenylamine (abbreviation: TDATA), 4,4 ′, 4 ″ -tris [N- (3-methylphenyl) -N-phenylamino] triphenylamine (abbreviation: MTDATA), 1,3 , 5-tris [N, N-di (m-tolyl) amino] benzene (abbreviation: m-MTDAB), N, N′-diphenyl-N, N′-bis (3-methylphenyl) -1,1 ′ -Biphenyl-4,4'-diamine (abbreviation: TPD), 4,4'-bis [N- (1-naphthyl) -N-phenylamino] biphenyl (abbreviation: NPB), 4,4'-bis {N -[4-di m-tolyl) amino] phenyl-N-phenylamino} biphenyl (abbreviation: DNTPD), 4,4 ′, 4 ″ -tris (N-carbazolyl) triphenylamine (abbreviation: TCTA), and the like. It is not limited to. Among the compounds described above, aromatic amine compounds typified by TDATA, MTDATA, m-MTDAB, TPD, NPB, DNTPD, TCTA, etc., are prone to generate hole carriers and are suitable as the first organic compound. A group.

一方、第1の無機化合物は、第1の有機化合物から電子を受け取りやすいものであれば何であってもよく、種々の金属酸化物または金属窒化物が可能であるが、周期表第4族乃至第12族のいずれかの遷移金属酸化物が電子受容性を示しやすく好適である。具体的には、酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化バナジウム、酸化モリブデン、酸化タングステン、酸化レニウム、酸化ルテニウム、酸化亜鉛などが挙げられる。また、上述した金属酸化物の中でも、周期表第4族乃至第8族のいずれかの遷移金属酸化物は電子受容性の高いものが多く、好ましい一群である。特に酸化バナジウム、酸化モリブデン、酸化タングステン、酸化レニウムは真空蒸着が可能で扱いやすいため、好適である。   On the other hand, the first inorganic compound may be anything as long as it can easily receive electrons from the first organic compound, and various metal oxides or metal nitrides can be used. Any transition metal oxide belonging to Group 12 is preferable because it easily exhibits electron acceptability. Specific examples include titanium oxide, zirconium oxide, vanadium oxide, molybdenum oxide, tungsten oxide, rhenium oxide, ruthenium oxide, and zinc oxide. Among the metal oxides described above, any of the transition metal oxides in Groups 4 to 8 of the periodic table has a high electron accepting property and is a preferred group. Vanadium oxide, molybdenum oxide, tungsten oxide, and rhenium oxide are particularly preferable because they can be vacuum-deposited and are easy to handle.

なお、第1の層804は、上述した有機化合物と無機化合物の組み合わせを適用した層を、複数積層して形成していてもよい。また、他の有機化合物あるいは他の無機化合物をさらに含んでいてもよい。   Note that the first layer 804 may be formed by stacking a plurality of layers to which the above-described combination of an organic compound and an inorganic compound is applied. Moreover, other organic compounds or other inorganic compounds may be further contained.

次に、第3の層802について説明する。第3の層802は、第2の層803に電子を輸送する機能を担う層であり、少なくとも第3の有機化合物と、第3の有機化合物に対して電子供与性を示す第3の無機化合物とを含む構成である。重要なのは、単に第3の有機化合物と第3の無機化合物が混ざり合っているのではなく、第3の無機化合物が第3の有機化合物に対して電子供与性を示す点である。このような構成とすることで、本来内在的なキャリアをほとんど有さない第3の有機化合物に多くの電子キャリアが発生し、極めて優れた電子注入性及び電子輸送性を示す。   Next, the third layer 802 will be described. The third layer 802 is a layer having a function of transporting electrons to the second layer 803, and includes at least a third organic compound and a third inorganic compound that exhibits an electron donating property with respect to the third organic compound. It is the structure containing these. What is important is not that the third organic compound and the third inorganic compound are merely mixed, but that the third inorganic compound exhibits an electron donating property with respect to the third organic compound. By adopting such a structure, many electron carriers are generated in the third organic compound which has essentially no intrinsic carrier, and exhibits extremely excellent electron injection properties and electron transport properties.

したがって第3の層802は、無機化合物を混合することによって得られると考えられている効果(耐熱性の向上など)だけでなく、優れた導電性(第3の層802においては特に、電子注入性および輸送性)をも得ることができる。このことは、互いに電子的な相互作用を及ぼさない有機化合物と無機化合物を単に混合した従来の電子輸送層では、得られない効果である。この効果により、従来よりも駆動電圧を低くすることができる。また、駆動電圧の上昇を招くことなく第3の層802を厚くすることができるため、ゴミ等に起因する素子の短絡も抑制することができる。   Therefore, the third layer 802 has not only an effect (such as improvement in heat resistance) considered to be obtained by mixing an inorganic compound but also excellent conductivity (especially in the third layer 802, electron injection). And transportability) can also be obtained. This is an effect that cannot be obtained with a conventional electron transport layer in which an organic compound and an inorganic compound that do not have an electronic interaction with each other are simply mixed. Due to this effect, the drive voltage can be made lower than in the prior art. In addition, since the third layer 802 can be thickened without causing an increase in driving voltage, a short circuit of an element due to dust or the like can be suppressed.

ところで、上述したように、第3の有機化合物には電子キャリアが発生するため、第3の有機化合物としては電子輸送性の有機化合物が好ましい。電子輸送性の有機化合物としては、例えば、トリス(8−キノリノラト)アルミニウム(略称:Alq)、トリス(4−メチル−8−キノリノラト)アルミニウム(略称:Almq)、ビス(10−ヒドロキシベンゾ[h]−キノリナト)ベリリウム(略称:BeBq)、ビス(2−メチル−8−キノリノラト)(4−フェニルフェノラト)アルミニウム(略称:BAlq)、ビス[2−(2’−ヒドロキシフェニル)ベンゾオキサゾラト]亜鉛(略称:Zn(BOX))、ビス[2−(2’−ヒドロキシフェニル)ベンゾチアゾラト]亜鉛(略称:Zn(BTZ))、バソフェナントロリン(略称:BPhen)、バソキュプロイン(略称:BCP)、2−(4−ビフェニリル)−5−(4−tert−ブチルフェニル)−1,3,4−オキサジアゾール(略称:PBD)、1,3−ビス[5−(4−tert−ブチルフェニル)−1,3,4−オキサジアゾール−2−イル]ベンゼン(略称:OXD−7)、2,2’,2’’−(1,3,5−ベンゼントリイル)−トリス(1−フェニル−1H−ベンゾイミダゾール)(略称:TPBI)、3−(4−ビフェニリル)−4−フェニル−5−(4−tert−ブチルフェニル)−1,2,4−トリアゾール(略称:TAZ)、3−(4−ビフェニリル)−4−(4−エチルフェニル)−5−(4−tert−ブチルフェニル)−1,2,4−トリアゾール(略称:p−EtTAZ)などが挙げられるが、これらに限定されることはない。また、上述した化合物の中でも、Alq、Almq、BeBq、BAlq、Zn(BOX)、Zn(BTZ)などに代表される芳香環を含むキレート配位子を有するキレート金属錯体や、BPhen、BCPなどに代表されるフェナントロリン骨格を有する有機化合物や、PBD、OXD−7などに代表されるオキサジアゾール骨格を有する有機化合物は、電子キャリアを発生しやすく、第3の有機化合物として好適な化合物群である。 By the way, as described above, since an electron carrier is generated in the third organic compound, the third organic compound is preferably an electron-transporting organic compound. Examples of the electron-transporting organic compound include tris (8-quinolinolato) aluminum (abbreviation: Alq 3 ), tris (4-methyl-8-quinolinolato) aluminum (abbreviation: Almq 3 ), bis (10-hydroxybenzo [ h] -quinolinato) beryllium (abbreviation: BeBq 2 ), bis (2-methyl-8-quinolinolato) (4-phenylphenolato) aluminum (abbreviation: BAlq), bis [2- (2′-hydroxyphenyl) benzoxa Zolato] zinc (abbreviation: Zn (BOX) 2 ), bis [2- (2′-hydroxyphenyl) benzothiazolate] zinc (abbreviation: Zn (BTZ) 2 ), bathophenanthroline (abbreviation: BPhen), bathocuproin (abbreviation: BCP), 2- (4-biphenylyl) -5- (4-tert-butylphenyl)- , 3,4-oxadiazole (abbreviation: PBD), 1,3-bis [5- (4-tert-butylphenyl) -1,3,4-oxadiazol-2-yl] benzene (abbreviation: OXD) -7), 2,2 ′, 2 ″-(1,3,5-benzenetriyl) -tris (1-phenyl-1H-benzimidazole) (abbreviation: TPBI), 3- (4-biphenylyl)- 4-phenyl-5- (4-tert-butylphenyl) -1,2,4-triazole (abbreviation: TAZ), 3- (4-biphenylyl) -4- (4-ethylphenyl) -5- (4- tert-butylphenyl) -1,2,4-triazole (abbreviation: p-EtTAZ) and the like, but are not limited thereto. Among the compounds described above, a chelate metal complex having a chelate ligand containing an aromatic ring typified by Alq 3 , Almq 3 , BeBq 2 , BAlq, Zn (BOX) 2 , Zn (BTZ) 2 , Organic compounds having a phenanthroline skeleton typified by BPhen, BCP, etc., and organic compounds having an oxadiazole skeleton typified by PBD, OXD-7, etc. are likely to generate electron carriers and are suitable as a third organic compound. Compound group.

一方、第3の無機化合物は、第3の有機化合物に電子を与えやすいものであれば何であってもよく、種々の金属酸化物または金属窒化物が可能であるが、アルカリ金属酸化物、アルカリ土類金属酸化物、希土類金属酸化物、アルカリ金属窒化物、アルカリ土類金属窒化物、希土類金属窒化物が電子供与性を示しやすく好適である。具体的には、酸化リチウム、酸化ストロンチウム、酸化バリウム、酸化エルビウム、窒化リチウム、窒化マグネシウム、窒化カルシウム、窒化イットリウム、窒化ランタンなどが挙げられる。特に酸化リチウム、酸化バリウム、窒化リチウム、窒化マグネシウム、窒化カルシウムは真空蒸着が可能で扱いやすいため、好適である。   On the other hand, the third inorganic compound may be anything as long as it easily gives electrons to the third organic compound, and various metal oxides or metal nitrides can be used. Earth metal oxides, rare earth metal oxides, alkali metal nitrides, alkaline earth metal nitrides, and rare earth metal nitrides are preferable because they easily exhibit electron donating properties. Specific examples include lithium oxide, strontium oxide, barium oxide, erbium oxide, lithium nitride, magnesium nitride, calcium nitride, yttrium nitride, and lanthanum nitride. In particular, lithium oxide, barium oxide, lithium nitride, magnesium nitride, and calcium nitride are preferable because they can be vacuum-deposited and are easy to handle.

なお、第3の層802は、上述した有機化合物と無機化合物の組み合わせを適用した層を、複数積層して形成していてもよい。また、他の有機化合物あるいは他の無機化合物をさらに含んでいてもよい。   Note that the third layer 802 may be formed by stacking a plurality of layers to which the above-described combination of an organic compound and an inorganic compound is applied. Moreover, other organic compounds or other inorganic compounds may be further contained.

次に、第2の層803について説明する。第2の層803は発光機能を担う層であり、発光性の第2の有機化合物を含む。また、第2の無機化合物を含む構成であってもよい。第2の層803は、種々の発光性の有機化合物、無機化合物を用いて形成することができる。ただし、第2の層803は、第1の層804や第3の層802に比べて電流が流れにくいと考えられるため、その膜厚は10nm〜100nm程度が好ましい。   Next, the second layer 803 will be described. The second layer 803 is a layer having a light emitting function and includes a light emitting second organic compound. Moreover, the structure containing a 2nd inorganic compound may be sufficient. The second layer 803 can be formed using various light-emitting organic compounds and inorganic compounds. However, since the second layer 803 is less likely to flow current than the first layer 804 and the third layer 802, the thickness is preferably about 10 nm to 100 nm.

第2の有機化合物としては、発光性の有機化合物であれば特に限定されることはなく、例えば、9,10−ジ(2−ナフチル)アントラセン(略称:DNA)、9,10−ジ(2−ナフチル)−2−tert−ブチルアントラセン(略称:t−BuDNA)、4,4’−ビス(2,2−ジフェニルビニル)ビフェニル(略称:DPVBi)、クマリン30、クマリン6、クマリン545、クマリン545T、ペリレン、ルブレン、ペリフランテン、2,5,8,11−テトラ(tert−ブチル)ペリレン(略称:TBP)、9,10−ジフェニルアントラセン(略称:DPA)、5,12−ジフェニルテトラセン、4−(ジシアノメチレン)−2−メチル−[p−(ジメチルアミノ)スチリル]−4H−ピラン(略称:DCM1)、4−(ジシアノメチレン)−2−メチル−6−[2−(ジュロリジン−9−イル)エテニル]−4H−ピラン(略称:DCM2)、4−(ジシアノメチレン)−2,6−ビス[p−(ジメチルアミノ)スチリル]−4H−ピラン(略称:BisDCM)等が挙げられる。また、ビス[2−(4’,6’−ジフルオロフェニル)ピリジナト−N,C2’]イリジウム(ピコリナート)(略称:FIrpic)、ビス{2−[3’,5’−ビス(トリフルオロメチル)フェニル]ピリジナト−N,C2’}イリジウム(ピコリナート)(略称:Ir(CFppy)(pic))、トリス(2−フェニルピリジナト−N,C2’)イリジウム(略称:Ir(ppy))、ビス(2−フェニルピリジナト−N,C2’)イリジウム(アセチルアセトナート)(略称:Ir(ppy)(acac))、ビス[2−(2’−チエニル)ピリジナト−N,C3’]イリジウム(アセチルアセトナート)(略称:Ir(thp)(acac))、ビス(2−フェニルキノリナト−N,C2’)イリジウム(アセチルアセトナート)(略称:Ir(pq)(acac))、ビス[2−(2’−ベンゾチエニル)ピリジナト−N,C3’]イリジウム(アセチルアセトナート)(略称:Ir(btp)(acac))などの燐光を放出できる化合物用いることもできる。 The second organic compound is not particularly limited as long as it is a luminescent organic compound. For example, 9,10-di (2-naphthyl) anthracene (abbreviation: DNA), 9,10-di (2 -Naphthyl) -2-tert-butylanthracene (abbreviation: t-BuDNA), 4,4'-bis (2,2-diphenylvinyl) biphenyl (abbreviation: DPVBi), coumarin 30, coumarin 6, coumarin 545, coumarin 545T Perylene, rubrene, periflanthene, 2,5,8,11-tetra (tert-butyl) perylene (abbreviation: TBP), 9,10-diphenylanthracene (abbreviation: DPA), 5,12-diphenyltetracene, 4- ( Dicyanomethylene) -2-methyl- [p- (dimethylamino) styryl] -4H-pyran (abbreviation: DCM1), 4- (di Cyanomethylene) -2-methyl-6- [2- (julolidin-9-yl) ethenyl] -4H-pyran (abbreviation: DCM2), 4- (dicyanomethylene) -2,6-bis [p- (dimethylamino) ) Styryl] -4H-pyran (abbreviation: BisDCM) and the like. In addition, bis [2- (4 ′, 6′-difluorophenyl) pyridinato-N, C 2 ′ ] iridium (picolinate) (abbreviation: FIrpic), bis {2- [3 ′, 5′-bis (trifluoromethyl) ) Phenyl] pyridinato-N, C 2 ′ } iridium (picolinate) (abbreviation: Ir (CF 3 ppy) 2 (pic)), tris (2-phenylpyridinato-N, C 2 ′ ) iridium (abbreviation: Ir (Ppy) 3 ), bis (2-phenylpyridinato-N, C 2 ′ ) iridium (acetylacetonate) (abbreviation: Ir (ppy) 2 (acac)), bis [2- (2′-thienyl) pyridinato -N, C 3 '] iridium (acetylacetonate) (abbreviation: Ir (thp) 2 (acac )), bis (2-phenylquinolinato--N, C 2') iridium (Asechirua Tonato) (abbreviation: Ir (pq) 2 (acac )), bis [2- (2'-benzothienyl) pyridinato -N, C 3 '] iridium (acetylacetonate) (abbreviation: Ir (btp) 2 (acac A compound capable of emitting phosphorescence such as)) can also be used.

第2の層803を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発光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。 As the second layer 803, a triplet excited light-emitting material containing a metal complex or the like may be used in addition to a singlet excited 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.

また、第2の層803においては、上述した発光を示す第2の有機化合物だけでなく、さらに他の有機化合物が添加されていてもよい。添加できる有機化合物としては、例えば、先に述べたTDATA、MTDATA、m−MTDAB、TPD、NPB、DNTPD、TCTA、Alq、Almq、BeBq、BAlq、Zn(BOX)、Zn(BTZ)、BPhen、BCP、PBD、OXD−7、TPBI、TAZ、p−EtTAZ、DNA、t−BuDNA、DPVBiなどの他、4,4’−ビス(N−カルバゾリル)ビフェニル(略称:CBP)、1,3,5−トリス[4−(N−カルバゾリル)フェニル]ベンゼン(略称:TCPB)などを用いることができるが、これらに限定されることはない。なお、このように第2の有機化合物以外に添加する有機化合物は、第2の有機化合物を効率良く発光させるため、第2の有機化合物の励起エネルギーよりも大きい励起エネルギーを有し、かつ第2の有機化合物よりも多く添加されていることが好ましい(それにより、第2の有機化合物の濃度消光を防ぐことができる)。あるいはまた、他の機能として、第2の有機化合物と共に発光を示してもよい(それにより、白色発光なども可能となる)。 Further, in the second layer 803, not only the second organic compound that emits light but also other organic compounds may be added. Examples of the organic compound that can be added include TDATA, MTDATA, m-MTDAB, TPD, NPB, DNTPD, TCTA, Alq 3 , Almq 3 , BeBq 2 , BAlq, Zn (BOX) 2 , and Zn (BTZ) described above. 2 , BPhen, BCP, PBD, OXD-7, TPBI, TAZ, p-EtTAZ, DNA, t-BuDNA, DPVBi, etc., 4,4′-bis (N-carbazolyl) biphenyl (abbreviation: CBP), 1 , 3,5-tris [4- (N-carbazolyl) phenyl] benzene (abbreviation: TCPB) can be used, but is not limited thereto. In addition, the organic compound added in addition to the second organic compound in this way has an excitation energy larger than the excitation energy of the second organic compound in order to efficiently emit the second organic compound, and the second organic compound. It is preferable to add more than the organic compound (by this, concentration quenching of the second organic compound can be prevented). Or as another function, you may show light emission with a 2nd organic compound (Thereby, white light emission etc. are also attained).

第2の層803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。フィルターを設けることで、従来必要であるとされていた円偏光板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 second layer 803 may have a structure in which a light emitting layer having a different emission wavelength band is formed for each pixel to perform color display. Typically, a light emitting layer corresponding to each color of R (red), G (green), and B (blue) is formed. In this case as well, it is possible to improve color purity and prevent mirror reflection (reflection) of the pixel portion by providing a filter that transmits light in the emission wavelength band on the light emission side of the pixel. Can do. By providing the filter, it is possible to omit a circularly polarizing plate that has been conventionally required, 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.

第2の層803で用いることのできる材料は低分子系有機発光材料でも高分子系有機発光材料でもよい。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。     The material that can be used for the second layer 803 may be a low molecular weight organic light emitting material or a high molecular weight organic light emitting material. The polymer organic light emitting material has higher physical strength and higher device durability than the low molecular weight material. In addition, since the film can be formed by coating, the device can be manufactured relatively easily.

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電界発光材料は、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 electroluminescent material that can be used for forming the light emitting layer include polyparaphenylene vinylene, polyparaphenylene, polythiophene, and polyfluorene.

ポリパラフェニレンビニレン系には、ポリ(パラフェニレンビニレン) [PPV] の誘導体、ポリ(2,5−ジアルコキシ−1,4−フェニレンビニレン) [RO−PPV]、ポリ(2−(2’−エチル−ヘキソキシ)−5−メトキシ−1,4−フェニレンビニレン)[MEH−PPV]、ポリ(2−(ジアルコキシフェニル)−1,4−フェニレンビニレン)[ROPh−PPV]等が挙げられる。ポリパラフェニレン系には、ポリパラフェニレン[PPP]の誘導体、ポリ(2,5−ジアルコキシ−1,4−フェニレン)[RO−PPP]、ポリ(2,5−ジヘキソキシ−1,4−フェニレン)等が挙げられる。ポリチオフェン系には、ポリチオフェン[PT]の誘導体、ポリ(3−アルキルチオフェン)[PAT]、ポリ(3−ヘキシルチオフェン)[PHT]、ポリ(3−シクロヘキシルチオフェン)[PCHT]、ポリ(3−シクロヘキシル−4−メチルチオフェン)[PCHMT]、ポリ(3,4−ジシクロヘキシルチオフェン)[PDCHT]、ポリ[3−(4−オクチルフェニル)−チオフェン][POPT]、ポリ[3−(4−オクチルフェニル)−2,2ビチオフェン][PTOPT]等が挙げられる。ポリフルオレン系には、ポリフルオレン[PF]の誘導体、ポリ(9,9−ジアルキルフルオレン)[PDAF]、ポリ(9,9−ジオクチルフルオレン)[PDOF]等が挙げられる。     Examples of the polyparaphenylene vinylene include poly (paraphenylene vinylene) [PPV] derivatives, poly (2,5-dialkoxy-1,4-phenylene vinylene) [RO-PPV], poly (2- (2′- Ethyl-hexoxy) -5-methoxy-1,4-phenylenevinylene) [MEH-PPV], poly (2- (dialkoxyphenyl) -1,4-phenylenevinylene) [ROPh-PPV] and the like. Examples of polyparaphenylene include derivatives of polyparaphenylene [PPP], poly (2,5-dialkoxy-1,4-phenylene) [RO-PPP], poly (2,5-dihexoxy-1,4-phenylene). ) And the like. The polythiophene series includes polythiophene [PT] derivatives, poly (3-alkylthiophene) [PAT], poly (3-hexylthiophene) [PHT], poly (3-cyclohexylthiophene) [PCHT], poly (3-cyclohexyl). -4-methylthiophene) [PCHMT], poly (3,4-dicyclohexylthiophene) [PDCHT], poly [3- (4-octylphenyl) -thiophene] [POPT], poly [3- (4-octylphenyl) -2,2 bithiophene] [PTOPT] and the like. Examples of the polyfluorene series include polyfluorene [PF] derivatives, poly (9,9-dialkylfluorene) [PDAF], poly (9,9-dioctylfluorene) [PDOF], and the like.

前記第2の無機化合物としては、第2の有機化合物の発光を消光しにくい無機化合物であれば何であってもよく、種々の金属酸化物や金属窒化物を用いることができる。特に、周期表第13族または第14族の金属酸化物は、第2の有機化合物の発光を消光しにくいため好ましく、具体的には酸化アルミニウム、酸化ガリウム、酸化ケイ素、酸化ゲルマニウムが好適である。ただし、これらに限定されることはない。   The second inorganic compound may be any inorganic compound as long as it is difficult to quench the light emission of the second organic compound, and various metal oxides and metal nitrides can be used. In particular, a metal oxide of Group 13 or Group 14 of the periodic table is preferable because it is difficult to quench the light emission of the second organic compound, and specifically, aluminum oxide, gallium oxide, silicon oxide, and germanium oxide are preferable. . However, it is not limited to these.

なお、第2の層803は、上述した有機化合物と無機化合物の組み合わせを適用した層を、複数積層して形成していてもよい。また、他の有機化合物あるいは他の無機化合物をさらに含んでいてもよい。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層を備えたり、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。   Note that the second layer 803 may be formed by stacking a plurality of layers to which the above-described combination of an organic compound and an inorganic compound is applied. Moreover, other organic compounds or other inorganic compounds may be further contained. The layer structure of the light-emitting layer can be changed, and instead of having a specific electron injection region or light-emitting region, an electrode layer for this purpose is provided, or a light-emitting material is dispersed. Modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.

上記のような材料で形成した発光素子は、順方向にバイアスすることで発光する。発光素子を用いて形成する表示装置の画素は、単純マトリクス方式、若しくはアクティブマトリクス方式で駆動することができる。いずれにしても、個々の画素は、ある特定のタイミングで順方向バイアスを印加して発光させることとなるが、ある一定期間は非発光状態となっている。この非発光時間に逆方向のバイアスを印加することで発光素子の信頼性を向上させることができる。発光素子では、一定駆動条件下で発光強度が低下する劣化や、画素内で非発光領域が拡大して見かけ上輝度が低下する劣化モードがあるが、順方向及び逆方向にバイアスを印加する交流的な駆動を行うことで、劣化の進行を遅くすることができ、発光表示装置の信頼性を向上させることができる。また、デジタル駆動、アナログ駆動どちらでも適用可能である。     A light-emitting element formed using the above materials emits light by being forward-biased. A pixel of a display device formed using a light-emitting element can be driven by a simple matrix method or an active matrix method. In any case, each pixel emits light by applying a forward bias at a specific timing, but is in a non-light emitting state for a certain period. By applying a reverse bias during this non-light emitting time, the reliability of the light emitting element can be improved. The light emitting element has a degradation mode in which the light emission intensity decreases under a constant driving condition and a degradation mode in which the non-light emitting area is enlarged in the pixel and the luminance is apparently decreased. However, alternating current that applies a bias in the forward and reverse directions. By performing a typical drive, the progress of deterioration can be delayed, and the reliability of the light-emitting display device can be improved. Further, either digital driving or analog driving can be applied.

上面放射型表示装置及び両面放射型表示装置の場合、封止基板にカラーフィルタ(着色層)を形成してもよい。カラーフィルタ(着色層)は、蒸着法や液滴吐出法によって形成することができ、カラーフィルタ(着色層)を用いると、高精細な表示を行うこともできる。カラーフィルタ(着色層)により、各RGBの発光スペクトルにおいてブロードなピークが鋭いピークになるように補正できるからである。     In the case of a top emission display device and a dual emission display device, a color filter (colored layer) may be formed over the sealing substrate. The color filter (colored layer) can be formed by an evaporation method or a droplet discharge method. When the color filter (colored layer) is used, high-definition display can be performed. This is because the color filter (colored layer) can be corrected so that a broad peak becomes a sharp peak in the emission spectrum of each RGB.

単色の発光を示す材料を形成し、カラーフィルタや色変換層を組み合わせることによりフルカラー表示を行うことができる。カラーフィルタ(着色層)や色変換層は、例えば第2の基板(封止基板)に形成し、基板へ張り合わせればよい。     Full color display can be performed by forming a material exhibiting monochromatic light emission and combining a color filter and a color conversion layer. The color filter (colored layer) and the color conversion layer may be formed, for example, on the second substrate (sealing substrate) and attached to the substrate.

もちろん単色発光の表示を行ってもよい。例えば、単色発光を用いてエリアカラータイプの表示装置を形成してもよい。エリアカラータイプは、パッシブマトリクス型の表示部が適しており、主に文字や記号を表示することができる。     Of course, monochromatic light emission may be displayed. For example, an area color type display device may be formed using monochromatic light emission. As the area color type, a passive matrix type display unit is suitable, and characters and symbols can be mainly displayed.

第1の電極層870及び第2の電極層850は仕事関数を考慮して材料を選択する必要があり、そして第1の電極層870及び第2の電極層850は、画素構成によりいずれも陽極、又は陰極となりうる。駆動用薄膜トランジスタの極性がpチャネル型である場合、図18(A)のように第1の電極層870を陽極、第2の電極層850を陰極とするとよい。また、駆動用薄膜トランジスタの極性がnチャネル型である場合、図18(B)のように、第1の電極層870を陰極、第2の電極層850を陽極とすると好ましい。第1の電極層870および第2の電極層850に用いることのできる材料について述べる。第1の電極層870、第2の電極層850が陽極として機能する場合は仕事関数の大きい材料(具体的には4.5eV以上の材料)が好ましく、第1の電極層、第2の電極層850が陰極として機能する場合は仕事関数の小さい材料(具体的には3.5eV以下の材料)が好ましい。しかしながら、第1の層804のホール注入、ホール輸送特性や、第3の層802の電子注入・輸送特性が優れているため、第1の電極層870、第2の電極層850共に、ほとんど仕事関数の制限を受けることなく、種々の材料を用いることができる。   The materials of the first electrode layer 870 and the second electrode layer 850 need to be selected in consideration of the work function, and both the first electrode layer 870 and the second electrode layer 850 are anodes depending on the pixel structure. Or a cathode. In the case where the polarity of the driving thin film transistor is a p-channel type, the first electrode layer 870 may be an anode and the second electrode layer 850 may be a cathode as illustrated in FIG. In the case where the polarity of the driving thin film transistor is an n-channel type, it is preferable that the first electrode layer 870 be a cathode and the second electrode layer 850 be an anode as shown in FIG. Materials that can be used for the first electrode layer 870 and the second electrode layer 850 are described. In the case where the first electrode layer 870 and the second electrode layer 850 function as anodes, a material having a high work function (specifically, a material of 4.5 eV or more) is preferable, and the first electrode layer and the second electrode In the case where the layer 850 functions as a cathode, a material having a low work function (specifically, a material having a value of 3.5 eV or less) is preferable. However, since the hole injection and hole transport characteristics of the first layer 804 and the electron injection / transport characteristics of the third layer 802 are excellent, both the first electrode layer 870 and the second electrode layer 850 have almost work. Various materials can be used without being restricted by the function.

図18(A)、(B)における発光素子は、第1の電極層870より光を取り出す構造のため、第2の電極層850は、必ずしも光透光性を有する必要はない。第2の電極層850としては、Ti、Ni、W、Cr、Pt、Zn、Sn、In、Ta、Al、Cu、Au、Ag、Mg、Ca、LiまたはMoから選ばれた元素、またはTiN、TiSi、WSi、WN、WSi、NbNなどの前記元素を主成分とする合金材料もしくは化合物材料を主成分とする膜またはそれらの積層膜を総膜厚100nm〜800nmの範囲で用いればよい。 18A and 18B has a structure in which light is extracted from the first electrode layer 870, the second electrode layer 850 does not necessarily have a light-transmitting property. As the second electrode layer 850, an element selected from Ti, Ni, W, Cr, Pt, Zn, Sn, In, Ta, Al, Cu, Au, Ag, Mg, Ca, Li, or Mo, or TiN , TiSi X N Y , WSi X , WN X , WSi X N Y , NbN, or other alloy material or compound material containing the above elements as a main component, or a laminated film thereof having a total film thickness of 100 nm to 800 nm It may be used in the range.

第2の電極層850は、蒸着法、スパッタ法、CVD法、印刷法または液滴吐出法などを用いて形成することができる。     The second electrode layer 850 can be formed by an evaporation method, a sputtering method, a CVD method, a printing method, a droplet discharge method, or the like.

また、第2の電極層850に第1の電極層870で用いる材料のような透光性を有する導電性材料を用いると、第2の電極層850からも光を取り出す構造となり、発光素子から放射される光は、第1の電極層870と第2の電極層850との両方より放射される両面放射構造とすることができる。     In addition, when a light-transmitting conductive material such as a material used for the first electrode layer 870 is used for the second electrode layer 850, light is extracted from the second electrode layer 850, so that the light-emitting element can emit light. The emitted light may have a dual emission structure in which both the first electrode layer 870 and the second electrode layer 850 are emitted.

なお、第1の電極層870や第2の電極層850の種類を変えることで、本発明の発光素子は様々なバリエーションを有する。   Note that the light-emitting element of the present invention has various variations by changing types of the first electrode layer 870 and the second electrode layer 850.

図18(B)は、電界発光層860が、第1の電極層870側から第3の層802、第2の層、第1の層804の順で構成されているケースである。   FIG. 18B illustrates a case where the electroluminescent layer 860 includes the third layer 802, the second layer, and the first layer 804 in this order from the first electrode layer 870 side.

以上で述べたように、本発明の発光素子は、第1の電極層870と第2の電極層850との間に狭持された層が、有機化合物と無機化合物が複合された層を含む電界発光層860から成っている。そして、有機化合物と無機化合物を混合することにより、それぞれ単独では得られない高いキャリア注入性、キャリア輸送性という機能が得られる層(すなわち、第1の層804および第3の層802)が設けられている新規な有機・無機複合型の発光素子である。また、上記第1の層804、第3の層802は、第1の電極層870側に設けられる場合、特に有機化合物と無機化合物が複合された層である必要があり、第2の電極層850側に設けられる場合、有機化合物、無機化合物のみであってもよい。   As described above, in the light-emitting element of the present invention, the layer sandwiched between the first electrode layer 870 and the second electrode layer 850 includes a layer in which an organic compound and an inorganic compound are combined. The electroluminescent layer 860 is formed. Then, by mixing the organic compound and the inorganic compound, there are provided layers (that is, the first layer 804 and the third layer 802) that can obtain functions of high carrier injection and carrier transport that cannot be obtained independently. It is a novel organic / inorganic composite light emitting device. In addition, when the first layer 804 and the third layer 802 are provided on the first electrode layer 870 side, the first layer 804 and the third layer 802 need to be a layer in which an organic compound and an inorganic compound are combined. When provided on the 850 side, only an organic compound or an inorganic compound may be used.

なお、電界発光層860は有機化合物と無機化合物が混合された層であるが、その形成方法としては公知の種々の手法を用いることができる。例えば、有機化合物と無機化合物の両方を抵抗加熱により蒸発させ、共蒸着する手法が挙げられる。その他、有機化合物を抵抗加熱により蒸発させる一方で、無機化合物をエレクトロンビーム(EB)により蒸発させ、共蒸着してもよい。また、有機化合物を抵抗加熱により蒸発させると同時に、無機化合物をスパッタリングし、両方を同時に堆積する手法も挙げられる。その他、湿式法により成膜してもよい。   Note that although the electroluminescent layer 860 is a layer in which an organic compound and an inorganic compound are mixed, various known methods can be used as a formation method thereof. For example, there is a technique in which both an organic compound and an inorganic compound are evaporated by resistance heating and co-evaporated. In addition, while the organic compound is evaporated by resistance heating, the inorganic compound may be evaporated by electron beam (EB) and co-evaporated. Further, there is a method of evaporating the organic compound by resistance heating and simultaneously sputtering the inorganic compound and depositing both at the same time. In addition, the film may be formed by a wet method.

また、第1の電極層870および第2の電極層850に関しても同様に、抵抗加熱による蒸着法、EB蒸着法、スパッタリング、湿式法などを用いることができる。   Similarly, for the first electrode layer 870 and the second electrode layer 850, a vapor deposition method using resistance heating, an EB vapor deposition method, a sputtering method, a wet method, or the like can be used.

図18(C)は、図18(A)において、第1の電極層870に反射性を有する電極層を用い、第2の電極層850に透光性を有する電極層を用いており、電界発光層より放射された光は第1の電極層870で反射され、第2の電極層850を透過して放射される。同様に図18(D)は、図18(B)において、第1の電極層870に反射性を有する電極層を用い、第2の電極層850に透光性を有する電極層を用いており、電界発光層より放射された光は第1の電極層870で反射され、第2の電極層850を透過して放射される。     FIG. 18C illustrates a structure in which an electrode layer having reflectivity is used for the first electrode layer 870 and a light-transmitting electrode layer is used for the second electrode layer 850 in FIG. Light emitted from the light emitting layer is reflected by the first electrode layer 870 and transmitted through the second electrode layer 850 to be emitted. Similarly, in FIG. 18D, a reflective electrode layer is used for the first electrode layer 870 and a light-transmitting electrode layer is used for the second electrode layer 850 in FIG. 18B. The light emitted from the electroluminescent layer is reflected by the first electrode layer 870 and transmitted through the second electrode layer 850 to be emitted.

本実施の形態は、上記の実施の形態1乃至6と自由に組み合わせることが可能である。     This embodiment mode can be freely combined with the above Embodiment Modes 1 to 6.

本発明を用いると、信頼性の高い表示装置を簡略化した工程で作製することができる。よって、高精細、高画質な表示装置を低いコストで歩留まり良く製造することができる。     By using the present invention, a highly reliable display device can be manufactured through a simplified process. Therefore, a high-definition and high-quality display device can be manufactured at a low cost and with a high yield.

(実施の形態8)
本発明の実施の形態を、図17を用いて説明する。本実施の形態は、実施の形態5で作製した表示装置において、表示素子として液晶材料を用いた液晶表示素子を有する液晶表示装置の例を示す。よって、同一部分又は同様な機能を有する部分の繰り返しの説明は省略する。
(Embodiment 8)
An embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. This embodiment shows an example of a liquid crystal display device including a liquid crystal display element using a liquid crystal material as a display element in the display device manufactured in Embodiment 5. Therefore, repetitive description of the same portion or a portion having a similar function is omitted.

図17(A)は液晶表示装置の上面図であり、図17(B)は図17(A)において線C−Dの断面図である。     17A is a top view of the liquid crystal display device, and FIG. 17B is a cross-sectional view taken along line CD in FIG. 17A.

図17に示す表示装置は、素子基板600、薄膜トランジスタ620、薄膜トランジスタ621、薄膜トランジスタ622、容量623、画素電極層630、配向膜631、液晶層632、配向膜633、対向電極層634、カラーフィルタ635、対向基板695、偏光板636a、偏光板636b、シール材692、絶縁膜604a、絶縁膜604b、ゲート絶縁層611、絶縁膜612、絶縁膜615、絶縁膜616、端子電極層678、異方性導電層696、FPC694、スペーサ637によって構成されている。表示装置は、切り離し領域601、外部端子接続領域602、封止領域603、駆動回路領域608a、駆動回路領域608b、画素領域606を有している。     A display device illustrated in FIG. 17 includes an element substrate 600, a thin film transistor 620, a thin film transistor 621, a thin film transistor 622, a capacitor 623, a pixel electrode layer 630, an alignment film 631, a liquid crystal layer 632, an alignment film 633, a counter electrode layer 634, a color filter 635, Counter substrate 695, polarizing plate 636 a, polarizing plate 636 b, sealing material 692, insulating film 604 a, insulating film 604 b, gate insulating layer 611, insulating film 612, insulating film 615, insulating film 616, terminal electrode layer 678, anisotropic conductivity A layer 696, an FPC 694, and a spacer 637 are included. The display device includes a separation region 601, an external terminal connection region 602, a sealing region 603, a driver circuit region 608a, a driver circuit region 608b, and a pixel region 606.

画素電極層630及び対向電極層634は、実施の形態5における発光素子の第1の電極層185と同様の材料を用いることができ、同様の工程により形成することができる。透過型の液晶表示装置の場合、画素電極層630及び対向電極層634は透光性を有する材料を用いればよい。また、対向電極層634側から光を取り出す反射型液晶表示装置の場合、画素電極層630は反射性を有する材料を用いればよい。     The pixel electrode layer 630 and the counter electrode layer 634 can be formed using a material similar to that of the first electrode layer 185 of the light-emitting element in Embodiment 5 and can be formed in a similar process. In the case of a transmissive liquid crystal display device, the pixel electrode layer 630 and the counter electrode layer 634 may be formed using a light-transmitting material. In the case of a reflective liquid crystal display device that extracts light from the counter electrode layer 634 side, the pixel electrode layer 630 may be formed using a reflective material.

画素電極層630及び薄膜トランジスタを覆うように、印刷法やスピンコート法により、配向膜631を形成する。なお、配向膜631は、スクリーン印刷法やオフセット印刷法を用いれば、選択的に形成することができる。その後、ラビングを行う。続いて、シール材692を液滴吐出法により画素を形成した周辺の領域に形成する。 An alignment film 631 is formed by a printing method or a spin coating method so as to cover the pixel electrode layer 630 and the thin film transistor. Note that the alignment film 631 can be selectively formed by using a screen printing method or an offset printing method. Then, rubbing is performed. Subsequently, a sealant 692 is formed in a peripheral region where pixels are formed by a droplet discharge method.

その後、配向膜633、対向電極層634、カラーフィルタ635、偏光板636bが設けられた対向基板695とTFTを有する素子基板600とをスペーサ637を介して貼り合わせ、その空隙に液晶層632を設けることにより液晶表示装置を作製することができる。また本実施の形態の液晶表示装置は透過型なので、素子基板600のTFTを有していない側にも偏光板636aを形成する。シール材にはフィラーが混入されていても良く、さらに対向基板695には、遮蔽膜(ブラックマトリクス)などが形成されていても良い。なお、液晶層を形成する方法として、ディスペンサ式(滴下式)や、対向基板695を貼り合わせてから毛細管現象を用いて液晶を注入するディップ式(汲み上げ式)を用いることができる。     After that, a counter substrate 695 provided with an alignment film 633, a counter electrode layer 634, a color filter 635, and a polarizing plate 636b and an element substrate 600 having a TFT are bonded to each other with a spacer 637, and a liquid crystal layer 632 is provided in the gap. Thus, a liquid crystal display device can be manufactured. Further, since the liquid crystal display device of this embodiment mode is a transmissive type, a polarizing plate 636a is also formed on the side of the element substrate 600 that does not have a TFT. A filler may be mixed in the sealing material, and a shielding film (black matrix) or the like may be formed on the counter substrate 695. Note that as a method for forming the liquid crystal layer, a dispenser type (dropping type) or a dip type (pumping type) in which liquid crystal is injected using a capillary phenomenon after the counter substrate 695 is attached can be used.

ディスペンサ方式を採用した液晶の滴下注入法は、実施の形態5において図24で示した充填材の注入法と同様に行えばよい。続いて、真空中で基板を貼り合わせ、その後紫外線硬化を行って、液晶が充填された状態とする。またTFT基板側にシール材を形成し、液晶を滴下してもよい。     The liquid crystal dropping injection method employing the dispenser method may be performed in the same manner as the filling material injection method shown in FIG. Subsequently, the substrates are bonded together in a vacuum, and thereafter UV curing is performed to fill the liquid crystal. Further, a sealing material may be formed on the TFT substrate side, and the liquid crystal may be dropped.

スペーサは数μmの粒子を散布して設ける方法でも良いが、本実施の形態では基板全面に樹脂膜を形成した後これを所望な形状にエッチングして形成する方法を採用した。このようなスペーサの材料を、スピナーで塗布した後、露光と現像処理によって所定のパターンに形成する。さらにクリーンオーブンなどで150〜200℃で加熱して硬化させる。このようにして作製されるスペーサは露光と現像処理の条件によって形状を異ならせることができるが、好ましくは、スペーサの形状は柱状で頂部が平坦な形状となるようにすると、対向側の基板を合わせたときに液晶表示装置としての機械的な強度を確保することができる。形状は円錐状、角錐状などを用いることができ、特別な限定はない。     The spacer may be formed by dispersing particles of several μm, but in this embodiment, a method is used in which a resin film is formed on the entire surface of the substrate and then etched into a desired shape. After applying such a spacer material with a spinner, it is formed into a predetermined pattern by exposure and development processing. Further, it is cured by heating at 150 to 200 ° C. in a clean oven or the like. The spacers produced in this way can have different shapes depending on the conditions of exposure and development processing, but preferably, the spacers are columnar and the top is flat, so that the opposite substrate is When combined, the mechanical strength of the liquid crystal display device can be ensured. The shape can be a conical shape, a pyramid shape or the like, and there is no particular limitation.

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

続いて、画素部と電気的に接続されている端子電極層678を、異方性導電層696を介して、接続用の配線基板であるFPC694を設ける。FPC694は、外部からの信号や電位を伝達する役目を担う。上記工程を経て、表示機能を有する液晶表示装置を作製することができる。     Subsequently, the terminal electrode layer 678 which is electrically connected to the pixel portion is provided with an FPC 694 which is a wiring board for connection through an anisotropic conductive layer 696. The FPC 694 plays a role of transmitting an external signal or potential. Through the above steps, a liquid crystal display device having a display function can be manufactured.

図17(A)で示すように、画素領域606、走査線駆動回路として機能する駆動回路領域608a及び駆動回路領域608bが、シール材692によって、素子基板600と対向基板695との間に封止され、素子基板600上にICドライバによって形成された信号線駆動回路として機能する駆動回路領域607が設けられている。駆動領域には薄膜トランジスタ620及び薄膜トランジスタ621を有する駆動回路が設けられている。     As shown in FIG. 17A, the pixel region 606, the driver circuit region 608a functioning as a scan line driver circuit, and the driver circuit region 608b are sealed between the element substrate 600 and the counter substrate 695 with a sealant 692. In addition, a driving circuit region 607 functioning as a signal line driving circuit formed by an IC driver is provided over the element substrate 600. A driving circuit including a thin film transistor 620 and a thin film transistor 621 is provided in the driving region.

本実施の形態における周辺駆動回路では、薄膜トランジスタ620はpチャネル型薄膜トランジスタであり、薄膜トランジスタ621は、nチャネル型薄膜トランジスタであるので、薄膜トランジスタ620及び薄膜トランジスタ621で構成されるCMOSの回路が設けられている。     In the peripheral driver circuit in this embodiment, since the thin film transistor 620 is a p-channel thin film transistor and the thin film transistor 621 is an n-channel thin film transistor, a CMOS circuit including the thin film transistor 620 and the thin film transistor 621 is provided.

実施の形態4で示した容量395と、容量623は同様に作製することができる。容量623は、第1の導電層652aを第2の導電層652bより幅広い形状に形成できるので、n型不純物領域651の領域を広く形成することができる。不純物領域とゲート電極間で形成される容量の方が、不純物元素が添加されない領域とゲート電極間で形成される容量よりも大きいので、第1の導電層652a下のn型不純物領域651を広く形成すると大きな容量を得ることができる。     The capacitor 395 and the capacitor 623 described in Embodiment 4 can be manufactured in a similar manner. Since the capacitor 623 can form the first conductive layer 652a in a shape wider than that of the second conductive layer 652b, the n-type impurity region 651 can have a wide region. Since the capacitance formed between the impurity region and the gate electrode is larger than the capacitance formed between the region to which no impurity element is added and the gate electrode, the n-type impurity region 651 under the first conductive layer 652a is made wider. When formed, a large capacity can be obtained.

薄膜トランジスタ622は、Loff領域にLDDを有するダブルゲート型のnチャネル型薄膜トランジスタである。Loff領域に形成されるn型不純物領域は、ドレイン領域近傍の電界を緩和してホットキャリア注入による劣化を防ぐとともに、オフ電流を低減する効果がある。この結果、信頼性の高く、低消費電力の表示装置を作製することが可能である。
(実施の形態9)
走査線側入力端子部と信号線側入力端子部とに保護ダイオードを設けた一態様について図23を参照して説明する。図23において画素2702にはTFT501、TFT502、容量素子504、画素電極層503が設けられている。
The thin film transistor 622 is a double-gate n-channel thin film transistor having an LDD in the Loff region. The n-type impurity region formed in the Loff region has an effect of relaxing the electric field in the vicinity of the drain region to prevent deterioration due to hot carrier injection and reducing off-current. As a result, a display device with high reliability and low power consumption can be manufactured.
(Embodiment 9)
One mode in which protective diodes are provided in the scanning line side input terminal portion and the signal line side input terminal portion will be described with reference to FIG. In FIG. 23, a pixel 2702 is provided with a TFT 501, a TFT 502, a capacitor 504, and a pixel electrode layer 503.

信号線側入力端子部には、保護ダイオード561と保護ダイオード562が設けられている。この保護ダイオードは、TFT501若しくはTFT502と同様な工程で作製され、ゲートとドレイン若しくはソースの一方とを接続することによりダイオードとして動作させている。図23で示す上面図の等価回路図を図22に示している。     A protection diode 561 and a protection diode 562 are provided in the signal line side input terminal portion. This protection diode is manufactured in the same process as the TFT 501 or the TFT 502, and is operated as a diode by connecting the gate and one of the drain or the source. An equivalent circuit diagram of the top view shown in FIG. 23 is shown in FIG.

保護ダイオード561は、ゲート電極層、半導体層、配線層から成っている。保護ダイオード562も同様な構造である。この保護ダイオードと接続する共通電位線554、共通電位線555はゲート電極層と同じ層で形成している。従って、配線層と電気的に接続するには、絶縁層にコンタクトホールを形成する必要がある。     The protection diode 561 includes a gate electrode layer, a semiconductor layer, and a wiring layer. The protective diode 562 has a similar structure. The common potential line 554 and the common potential line 555 connected to the protection diode are formed in the same layer as the gate electrode layer. Therefore, in order to be electrically connected to the wiring layer, it is necessary to form a contact hole in the insulating layer.

絶縁層へのコンタクトホールは、マスク層を形成し、エッチング加工すれば良い。この場合、大気圧放電のエッチング加工を適用すれば、局所的な放電加工も可能であり、基板の全面にマスク層を形成する必要はない。     The contact hole to the insulating layer may be etched by forming a mask layer. In this case, if an atmospheric pressure discharge etching process is applied, a local electric discharge process is also possible, and it is not necessary to form a mask layer on the entire surface of the substrate.

信号配線層はTFT501におけるソース及びドレイン配線層505と同じ層で形成され、それに接続している信号配線層とソース又はドレイン側が接続する構造となっている。     The signal wiring layer is formed of the same layer as the source and drain wiring layer 505 in the TFT 501, and has a structure in which the signal wiring layer connected thereto and the source or drain side are connected.

走査信号線側の入力端子部も同様な構成である。保護ダイオード563は、ゲート電極層、半導体層、配線層から成っている。保護ダイオード564も同様な構造である。この保護ダイオードと接続する共通電位線556、共通電位線557はソース電極層及びドレイン電極層と同じ層で形成している。入力段に設けられる保護ダイオードを同時に形成することができる。なお、保護ダイオードを挿入する位置は、本実施の形態のみに限定されず、駆動回路と画素との間に設けることもできる。     The input terminal portion on the scanning signal line side has the same configuration. The protective diode 563 includes a gate electrode layer, a semiconductor layer, and a wiring layer. The protective diode 564 has a similar structure. The common potential line 556 and the common potential line 557 connected to the protection diode are formed of the same layer as the source electrode layer and the drain electrode layer. A protection diode provided in the input stage can be formed at the same time. Note that the position at which the protective diode is inserted is not limited to this embodiment mode, and can be provided between the driver circuit and the pixel.

また、図23の上面図に示すように、配線層は、配線層は、L字形に折れ曲がった各コーナー部であって、直角三角 形の一辺が10μm以下、または、配線の線幅の1/2以下で、線幅の1/5以上の大きさに角部を削除し、コーナー部を丸みをおびるパターンを有せしめる。即ち、上面からみたコーナー部における配線層の外周は曲線を形成するようにする。角部 は、線幅の1/2以下で、1/5以上にコーナー部に丸みをおびさせる。具体的には、コーナー部の外周縁に丸みを帯びさせるため、コーナー部を挟む互いに垂直な2つの第1直線と、これら2つの第1直線と約45度の角度をなす一つの第2直線と、で形成される直角 2等辺三角形の部分に相当する配線層の一部を除去する。除去すると新たに2つの鈍 角の部分が配線層に形成されるが、マスク設計や、エッチング条件を適宜設定することにより、各鈍角部分に第1直線と第2直線との両方に接する曲線が形成されるように配線層をエッチングすることが好ましい。なお、前記直角2等辺三角形の互いに等しい2辺の長さは、配線幅の1/5以上1/2以下とする。またコーナー部の内周についても、コーナー部の外周に沿って内周が丸みを帯びるよう形成する。     Further, as shown in the top view of FIG. 23, the wiring layer is each corner portion bent in an L shape, and one side of a right triangle is 10 μm or less, or 1 / of the line width of the wiring. The corners are deleted to a size of 2/5 or less and 1/5 or more of the line width, and the corners are rounded. That is, the outer periphery of the wiring layer at the corner portion viewed from the upper surface forms a curve. The corner is ½ or less of the line width, and the corner is rounded to 1/5 or more. Specifically, in order to round the outer peripheral edge of the corner portion, two first straight lines that are perpendicular to each other sandwiching the corner portion, and one second straight line that forms an angle of about 45 degrees with the two first straight lines. Then, a part of the wiring layer corresponding to the right isosceles triangular portion formed by is removed. If removed, two obtuse angled parts are newly formed in the wiring layer. However, by appropriately setting the mask design and etching conditions, each obtuse angled part has a curve in contact with both the first straight line and the second straight line. It is preferable to etch the wiring layer so that it is formed. The length of two equal sides of the right-angled isosceles triangle is set to 1/5 or more and 1/2 or less of the wiring width. Also, the inner periphery of the corner portion is formed so that the inner periphery is rounded along the outer periphery of the corner portion.

このような配線層において、屈曲部や配線幅が変化する部位の角部をなめらかにして、丸みを付けることにより、プラズマによるドライエッチの際、異常放電による微粉の発生を抑え、凹部では、洗浄のときに、たとえできた微粉であっても、それが角に集まりやすいのを洗い流す結果として歩留まり向上が甚だしく期待できるという効果を有する。すなわち、製造工程における塵や微粉の問題を解消することができる。また、配線の角部がラウンドをとることにより、電気的にも伝導させることが期待できる。また、多数の平行配線では、ゴミを洗い流すのにはきわめて好都合である。     In such a wiring layer, the bend and the corner of the part where the wiring width changes are smoothed and rounded to suppress the generation of fine powder due to abnormal discharge during dry etching by plasma. At this time, even if it is a fine powder, the yield is expected to be greatly improved as a result of washing away that it is easy to gather at the corner. That is, the problem of dust and fine powder in the manufacturing process can be solved. Moreover, it can be expected that the wiring corners are electrically conducted by rounding the corners of the wiring. In addition, a large number of parallel wires are very convenient for washing away dust.

(実施の形態10)
本発明によって形成される表示装置によって、テレビジョン装置を完成させることができる。図26はテレビジョン装置(本実施の形態ではELテレビジョン装置)の主要な構成を示すブロック図を示している。表示パネルには、図20(A)で示すような構成として画素部のみが形成されて走査線側駆動回路と信号線側駆動回路とが、図21(B)のようなTAB方式により実装される場合と、図21(A)のようなCOG方式により実装される場合と、図20(B)に示すようにSASでTFTを形成し、画素部と走査線側駆動回路を基板上に一体形成し信号線側駆動回路を別途ドライバICとして実装する場合、また図20(C)のように画素部と信号線側駆動回路と走査線側駆動回路を基板上に一体形成する場合などがあるが、どのような形態としても良い。
(Embodiment 10)
A television device can be completed with the display device formed according to the present invention. FIG. 26 is a block diagram illustrating a main configuration of a television device (an EL television device in this embodiment). In the display panel, only a pixel portion is formed as shown in FIG. 20A, and a scanning line side driver circuit and a signal line side driver circuit are mounted by a TAB method as shown in FIG. And a case where the TFT is formed by SAS as shown in FIG. 20B, and the pixel portion and the scanning line side driver circuit are integrated on the substrate. When the formed signal line side driver circuit is separately mounted as a driver IC, the pixel portion, the signal line side driver circuit, and the scanning line side driver circuit may be integrally formed on the substrate as shown in FIG. However, any form is acceptable.

その他の外部回路の構成として、映像信号の入力側では、チューナ704で受信した信号のうち、映像信号を増幅する映像信号増幅回路705と、そこから出力される信号を赤、緑、青の各色に対応した色信号に変換する映像信号処理回路706と、その映像信号をドライバICの入力仕様に変換するためのコントロール回路707などからなっている。コントロール回路707は、走査線側と信号線側にそれぞれ信号が出力する。デジタル駆動する場合には、信号線側に信号分割回路708を設け、入力デジタル信号をm個に分割して供給する構成としても良い。     As other external circuit configurations, on the input side of the video signal, among the signals received by the tuner 704, the video signal amplification circuit 705 that amplifies the video signal, and the signals output from the video signal amplification circuit 705 are red, green, and blue colors. And a control circuit 707 for converting the video signal into the input specifications of the driver IC. The control circuit 707 outputs signals to the scanning line side and the signal line side, respectively. In the case of digital driving, a signal dividing circuit 708 may be provided on the signal line side and an input digital signal may be divided into m pieces and supplied.

チューナ704で受信した信号のうち、音声信号は、音声信号増幅回路709に送られ、その出力は音声信号処理回路710を経てスピーカ713に供給される。制御回路711は受信局(受信周波数)や音量の制御情報を入力部712から受け、チューナ704や音声信号処理回路710に信号を送出する。     Of the signals received by the tuner 704, the audio signal is sent to the audio signal amplification circuit 709, and the output is supplied to the speaker 713 via the audio signal processing circuit 710. The control circuit 711 receives the receiving station (reception frequency) and volume control information from the input unit 712, and sends a signal to the tuner 704 and the audio signal processing circuit 710.

表示モジュールを、図27(A)、(B)に示すように、筐体に組みこんで、テレビジョン装置を完成させることができる。FPCまで取り付けられた表示パネルのことを一般的にはEL表示モジュールともいう。よってEL表示モジュールを用いると、ELテレビジョン装置を完成することができる。表示モジュールにより主画面2003が形成され、その他付属設備としてスピーカー部2009、操作スイッチなどが備えられている。このように、本発明によりテレビジョン装置を完成させることができる。     As shown in FIGS. 27A and 27B, the display module can be incorporated into a housing to complete the television device. A display panel attached to the FPC is generally referred to as an EL display module. Therefore, when an EL display module is used, an EL television device can be completed. A main screen 2003 is formed by the display module, and a speaker portion 2009, operation switches, and the like are provided as other accessory equipment. Thus, a television device can be completed according to the present invention.

また、位相差板や偏光板を用いて、外部から入射する光の反射光を遮断するようにしてもよい。また上面放射型の表示装置ならば、隔壁となる絶縁層を着色しブラックマトリクスとして用いてもよい。この隔壁は液滴吐出法などによっても形成することができ、顔料系の黒色樹脂や、ポリイミドなどの樹脂材料に、カーボンブラック等を混合させてもよく、その積層でもよい。液滴吐出法によって、異なった材料を同領域に複数回吐出し、隔壁を形成してもよい。位相差板、位相差板としてはλ/4板、λ/2板を用い、光を制御できるように設計すればよい。構成としては、順にTFT素子基板、発光素子、封止基板(封止材)、位相差板、位相差板(λ/4板、λ/2板)、偏光板となり、発光素子から放射された光は、これらを通過し偏光板側より外部に放射される。この位相差板や偏光板は光が放射される側に設置すればよく、両面放射される両面放射型の表示装置であれば両方に設置することもできる。また、偏光板の外側に反射防止膜を有していても良い。これにより、より高繊細で精密な画像を表示することができる。     Moreover, you may make it cut off the reflected light of the light which injects from the outside using a phase difference plate or a polarizing plate. In the case of a top emission display device, an insulating layer serving as a partition may be colored and used as a black matrix. This partition wall can also be formed by a droplet discharge method or the like. Carbon black or the like may be mixed with a pigment-based black resin or a resin material such as polyimide, or may be laminated. A different material may be discharged to the same region a plurality of times by a droplet discharge method to form a partition wall. As the retardation plate and retardation plate, a λ / 4 plate or a λ / 2 plate may be used and designed so that light can be controlled. As a configuration, a TFT element substrate, a light emitting element, a sealing substrate (sealing material), a phase difference plate, a phase difference plate (λ / 4 plate, λ / 2 plate), and a polarizing plate are sequentially emitted from the light emitting element. The light passes through these and is emitted to the outside from the polarizing plate side. The retardation plate and the polarizing plate may be installed on the side from which light is emitted, and may be installed on both sides as long as the display is a double-sided emission type that emits light on both sides. Further, an antireflection film may be provided outside the polarizing plate. This makes it possible to display a higher-definition and precise image.

図27(A)に示すように、筐体2001に表示素子を利用した表示用パネル2002が組みこまれ、受信機2005により一般のテレビ放送の受信をはじめ、モデム2004を介して有線又は無線による通信ネットワークに接続することにより一方向(送信者から受信者)又は双方向(送信者と受信者間、又は受信者間同士)の情報通信をすることもできる。テレビジョン装置の操作は、筐体に組みこまれたスイッチ又は別体のリモコン操作機2006により行うことが可能であり、このリモコン装置にも出力する情報を表示する表示部2007が設けられていても良い。     As shown in FIG. 27A, a display panel 2002 using a display element is incorporated in a housing 2001, and a general television broadcast is received by a receiver 2005 and wired or wirelessly via a modem 2004. By connecting to a communication network, information communication in one direction (from the sender to the receiver) or in both directions (between the sender and the receiver or between the receivers) can be performed. The television device can be operated by a switch incorporated in the housing or a separate remote controller 2006, and this remote controller is also provided with a display unit 2007 for displaying information to be output. Also good.

また、テレビジョン装置にも、主画面2003の他にサブ画面2008を第2の表示用パネルで形成し、チャネルや音量などを表示する構成が付加されていても良い。この構成において、主画面2003を視野角の優れたEL表示用パネルで形成し、サブ画面を低消費電力で表示可能な液晶表示用パネルで形成しても良い。また、低消費電力化を優先させるためには、主画面2003を液晶表示用パネルで形成し、サブ画面をEL表示用パネルで形成し、サブ画面は点滅可能とする構成としても良い。本発明を用いると、このような大型基板を用いて、多くのTFTや電子部品を用いても、信頼性の高い表示装置とすることができる。     In addition, the television device may have a configuration in which a sub screen 2008 is formed using the second display panel in addition to the main screen 2003 to display channels, volume, and the like. In this configuration, the main screen 2003 may be formed using an EL display panel with an excellent viewing angle, and the sub screen may be formed using a liquid crystal display panel that can display with low power consumption. In order to prioritize the reduction in power consumption, the main screen 2003 may be formed using a liquid crystal display panel, the sub screen may be formed using an EL display panel, and the sub screen may blink. When the present invention is used, a highly reliable display device can be obtained even when such a large substrate is used and a large number of TFTs and electronic components are used.

図27(B)は例えば20〜80インチの大型の表示部を有するテレビジョン装置であり、筐体2010、操作部であるキーボード部2012、表示部2011、スピーカー部2013等を含む。本発明は、表示部2011の作製に適用される。図27(B)の表示部は、わん曲可能な物質を用いているので、表示部がわん曲したテレビジョン装置となっている。このように表示部の形状を自由に設計することができるので、所望な形状のテレビジョン装置を作製することができる。     FIG. 27B illustrates a television device having a large display portion of 20 to 80 inches, for example, which includes a housing 2010, a keyboard portion 2012 that is an operation portion, a display portion 2011, a speaker portion 2013, and the like. The present invention is applied to manufacture of the display portion 2011. Since the display portion in FIG. 27B uses a bendable substance, the television set has a curved display portion. Since the shape of the display portion can be freely designed as described above, a television device having a desired shape can be manufactured.

本発明により、簡略な工程で表示装置を形成できるため、コストダウンも達成できる。よって本発明を用いたテレビジョン装置では、大画面の表示部を有しても低いコストで形成できる。よって高性能、高信頼性のテレビジョン装置を歩留まりよく作製することができる。     According to the present invention, since a display device can be formed through a simple process, cost reduction can also be achieved. Therefore, a television device using the present invention can be formed at low cost even if it has a large screen display portion. Therefore, a high-performance and highly reliable television device can be manufactured with high yield.

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

(実施の形態11)
本実施の形態を図28を用いて説明する。本実施の形態は、実施の形態1乃至9で作製する表示装置を有するパネルを用いたモジュールの例を示す。
(Embodiment 11)
This embodiment will be described with reference to FIG. In this embodiment, an example of a module using a panel including the display device manufactured in Embodiments 1 to 9 will be described.

図28(A)に示す情報端末のモジュールは、プリント配線基板986に、コントローラ901、中央処理装置(CPU)902、メモリ911、電源回路903、音声処理回路929及び送受信回路904や、その他、抵抗、バッファ、容量素子等の素子が実装されている。また、パネル900がフレキシブル配線基板(FPC)908を介してプリント配線基板986に接続されている。     28A includes a controller 901, a central processing unit (CPU) 902, a memory 911, a power supply circuit 903, an audio processing circuit 929, a transmission / reception circuit 904, and other resistors. Elements such as a buffer and a capacitive element are mounted. The panel 900 is connected to a printed wiring board 986 via a flexible wiring board (FPC) 908.

パネル900には、発光素子が各画素に設けられた画素部905と、前記画素部905が有する画素を選択する第1の走査線駆動回路906a、第2の走査線駆動回路906bと、選択された画素にビデオ信号を供給する信号線駆動回路907とが設けられている。   The panel 900 includes a pixel portion 905 in which a light-emitting element is provided in each pixel, a first scanning line driver circuit 906 a that selects a pixel included in the pixel portion 905, and a second scanning line driver circuit 906 b. A signal line driver circuit 907 for supplying a video signal to the pixels is provided.

プリント配線基板986に備えられたインターフェース(I/F)部909を介して、各種制御信号の入出力が行われる。また、アンテナとの間の信号の送受信を行なうためのアンテナ用ポート910が、プリント配線基板986に設けられている。   Various control signals are input / output via an interface (I / F) unit 909 provided on the printed wiring board 986. An antenna port 910 for transmitting and receiving signals to and from the antenna is provided on the printed wiring board 986.

なお、本実施の形態ではパネル900にプリント配線基板986がFPC908を介して接続されているが、必ずしもこの構成に限定されない。COG(Chip on Glass)方式を用い、コントローラ901、音声処理回路929、メモリ911、CPU902または電源回路903をパネル900に直接実装させるようにしても良い。また、プリント配線基板986には、容量素子、バッファ等の各種素子が設けられ、電源電圧や信号にノイズがのったり、信号の立ち上がりが鈍ったりすることを防いでいる。   Note that although a printed wiring board 986 is connected to the panel 900 through the FPC 908 in this embodiment mode, the present invention is not necessarily limited to this structure. The controller 901, the audio processing circuit 929, the memory 911, the CPU 902, or the power supply circuit 903 may be directly mounted on the panel 900 by using a COG (Chip on Glass) method. The printed wiring board 986 is provided with various elements such as a capacitor element and a buffer to prevent noise from being applied to the power supply voltage and the signal and the rise of the signal from being slowed down.

図28(B)は、図28(A)に示したモジュールのブロック図を示す。このモジュール999は、メモリ911としてVRAM932、DRAM925、フラッシュメモリ926などが含まれている。VRAM932にはパネルに表示する画像のデータが、DRAM925には画像データまたは音声データが、フラッシュメモリには各種プログラムが記憶されている。   FIG. 28B is a block diagram of the module shown in FIG. The module 999 includes a VRAM 932, a DRAM 925, a flash memory 926, and the like as the memory 911. The VRAM 932 stores image data to be displayed on the panel, the DRAM 925 stores image data or audio data, and the flash memory stores various programs.

電源回路903では、パネル900、コントローラ901、CPU902、音声処理回路929、メモリ911、送受信回路931に与える電源電圧が生成される。またパネルの仕様によっては、電源回路903に電流源が備えられている場合もある。   In the power supply circuit 903, a power supply voltage to be supplied to the panel 900, the controller 901, the CPU 902, the sound processing circuit 929, the memory 911, and the transmission / reception circuit 931 is generated. Depending on the specifications of the panel, the power supply circuit 903 may be provided with a current source.

CPU902は、制御信号生成回路920、デコーダ921、レジスタ922、演算回路923、RAM924、CPU用のインターフェース935などを有している。インターフェース935を介してCPU902に入力された各種信号は、一旦レジスタ922に保持された後、演算回路923、デコーダ921などに入力される。演算回路923では、入力された信号に基づき演算を行ない、各種命令を送る場所を指定する。一方デコーダ921に入力された信号はデコードされ、制御信号生成回路920に入力される。制御信号生成回路920は入力された信号に基づき、各種命令を含む信号を生成し、演算回路923において指定された場所、具体的にはメモリ911、送受信回路931、音声処理回路929、コントローラ901などに送る。   The CPU 902 includes a control signal generation circuit 920, a decoder 921, a register 922, an arithmetic circuit 923, a RAM 924, an interface 935 for the CPU, and the like. Various signals input to the CPU 902 via the interface 935 are once held in the register 922 and then input to the arithmetic circuit 923, the decoder 921, and the like. The arithmetic circuit 923 performs an operation based on the input signal and designates a place to send various commands. On the other hand, the signal input to the decoder 921 is decoded and input to the control signal generation circuit 920. The control signal generation circuit 920 generates a signal including various instructions based on the input signal, and a location designated by the arithmetic circuit 923, specifically, a memory 911, a transmission / reception circuit 931, an audio processing circuit 929, a controller 901, and the like. Send to.

メモリ911、送受信回路931、音声処理回路929、コントローラ901は、それぞれ受けた命令に従って動作する。以下その動作について簡単に説明する。   The memory 911, the transmission / reception circuit 931, the sound processing circuit 929, and the controller 901 operate according to the received commands. The operation will be briefly described below.

入力手段930から入力された信号は、インターフェース909を介してプリント配線基板986に実装されたCPU902に送られる。制御信号生成回路920は、ポインティングデバイスやキーボードなどの入力手段930から送られてきた信号に従い、VRAM932に格納してある画像データを所定のフォーマットに変換し、コントローラ901に送付する。   A signal input from the input unit 930 is sent to the CPU 902 mounted on the printed wiring board 986 via the interface 909. The control signal generation circuit 920 converts the image data stored in the VRAM 932 into a predetermined format according to a signal sent from the input unit 930 such as a pointing device or a keyboard, and sends the image data to the controller 901.

コントローラ901は、パネルの仕様に合わせてCPU902から送られてきた画像データを含む信号にデータ処理を施し、パネル900に供給する。またコントローラ901は、電源回路903から入力された電源電圧やCPU902から入力された各種信号をもとに、Hsync信号、Vsync信号、クロック信号CLK、交流電圧(AC Cont)、切り替え信号L/Rを生成し、パネル900に供給する。   The controller 901 performs data processing on a signal including image data sent from the CPU 902 in accordance with the panel specifications, and supplies the processed signal to the panel 900. Further, the controller 901 generates an Hsync signal, a Vsync signal, a clock signal CLK, an AC voltage (AC Cont), and a switching signal L / R based on the power supply voltage input from the power supply circuit 903 and various signals input from the CPU 902. Generated and supplied to the panel 900.

送受信回路904では、アンテナ933において電波として送受信される信号が処理されており、具体的にはアイソレータ、バンドパスフィルタ、VCO(Voltage Controlled Oscillator)、LPF(Low Pass Filter)、カプラ、バランなどの高周波回路を含んでいる。送受信回路904において送受信される信号のうち音声情報を含む信号が、CPU902からの命令に従って、音声処理回路929に送られる。   In the transmission / reception circuit 904, signals transmitted / received as radio waves in the antenna 933 are processed. Specifically, high-frequency signals such as an isolator, a band-pass filter, a VCO (Voltage Controlled Oscillator), an LPF (Low Pass Filter), a coupler, and a balun are used. Includes circuitry. A signal including audio information among signals transmitted and received in the transmission / reception circuit 904 is sent to the audio processing circuit 929 in accordance with a command from the CPU 902.

CPU902の命令に従って送られてきた音声情報を含む信号は、音声処理回路929において音声信号に復調され、スピーカー928に送られる。またマイク927から送られてきた音声信号は、音声処理回路929において変調され、CPU902からの命令に従って、送受信回路904に送られる。   A signal including audio information sent in accordance with a command from the CPU 902 is demodulated into an audio signal by the audio processing circuit 929 and sent to the speaker 928. The audio signal sent from the microphone 927 is modulated by the audio processing circuit 929 and sent to the transmission / reception circuit 904 in accordance with a command from the CPU 902.

コントローラ901、CPU902、電源回路903、音声処理回路929、メモリ911を、本実施の形態のパッケージとして実装することができる。本実施の形態は、アイソレータ、バンドパスフィルタ、VCO(Voltage Controlled Oscillator)、LPF(Low Pass Filter)、カプラ、バランなどの高周波回路以外であれば、どのような回路にも応用することができる。   The controller 901, the CPU 902, the power supply circuit 903, the sound processing circuit 929, and the memory 911 can be mounted as a package of this embodiment mode. This embodiment can be applied to any circuit other than a high-frequency circuit such as an isolator, a band-pass filter, a VCO (Voltage Controlled Oscillator), an LPF (Low Pass Filter), a coupler, and a balun.

(実施の形態12)
本実施形態の半導体装置の構成について、図29を参照して説明する。図29に示すように、本発明の半導体装置28は、非接触でデータを交信する機能を有し、電源回路11、クロック発生回路12、データ復調/変調回路13、他の回路を制御する制御回路14、インターフェイス回路15、記憶回路16、データバス17、アンテナ(アンテナコイル)18、センサ26、センサ回路27を有する。
(Embodiment 12)
The configuration of the semiconductor device of this embodiment will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 29, the semiconductor device 28 of the present invention has a function of communicating data without contact, and controls the power supply circuit 11, the clock generation circuit 12, the data demodulation / modulation circuit 13, and other circuits. A circuit 14, an interface circuit 15, a memory circuit 16, a data bus 17, an antenna (antenna coil) 18, a sensor 26, and a sensor circuit 27 are included.

電源回路11は、アンテナ18から入力された交流信号を基に、半導体装置28の内部の各回路に供給する各種電源を生成する回路である。クロック発生回路12は、アンテナ18から入力された交流信号を基に、半導体装置28の内部の各回路に供給する各種クロック信号を生成する回路である。データ復調/変調回路13は、リーダライタ19と交信するデータを復調/変調する機能を有する。制御回路14は、記憶回路16を制御する機能を有する。アンテナ18は、電磁波或いは電波の送受信を行う機能を有する。リーダライタ19は、半導体装置との交信、制御及びそのデータに関する処理を制御する。なお、半導体装置は上記構成に制約されず、例えば、電源電圧のリミッタ回路や暗号処理専用ハードウエアといった他の要素を追加した構成であってもよい。 The power supply circuit 11 is a circuit that generates various power supplies to be supplied to each circuit inside the semiconductor device 28 based on the AC signal input from the antenna 18. The clock generation circuit 12 is a circuit that generates various clock signals to be supplied to each circuit inside the semiconductor device 28 based on the AC signal input from the antenna 18. The data demodulation / modulation circuit 13 has a function of demodulating / modulating data communicated with the reader / writer 19. The control circuit 14 has a function of controlling the memory circuit 16. The antenna 18 has a function of transmitting / receiving electromagnetic waves or radio waves. The reader / writer 19 controls communication and control with the semiconductor device and processing related to the data. The semiconductor device is not limited to the above-described configuration, and may be a configuration in which other elements such as a power supply voltage limiter circuit and hardware dedicated to cryptographic processing are added.

記憶回路16は、一対の導電層間に有機化合物層又は相変化層が挟まれた記憶素子を有することを特徴とする。なお、記憶回路16は、一対の導電層間に有機化合物層又は相変化層が挟まれた記憶素子のみを有していてもよいし、他の構成の記憶回路を有していてもよい。他の構成の記憶回路とは、例えば、DRAM、SRAM、FeRAM、マスクROM、PROM、EPROM、EEPROM及びフラッシュメモリから選択される1つ又は複数に相当する。 The memory circuit 16 includes a memory element in which an organic compound layer or a phase change layer is sandwiched between a pair of conductive layers. Note that the memory circuit 16 may include only a memory element in which an organic compound layer or a phase change layer is sandwiched between a pair of conductive layers, or may include a memory circuit having another structure. The memory circuit having another configuration corresponds to, for example, one or more selected from DRAM, SRAM, FeRAM, mask ROM, PROM, EPROM, EEPROM, and flash memory.

センサ26は抵抗素子、容量結合素子、誘導結合素子、光起電力素子、光電変換素子、熱起電力素子、トランジスタ、サーミスタ、ダイオードなどの半導体素子で形成される。センサ回路27はインピーダンス、リアクタンス、インダクタンス、電圧又は電流の変化を検出し、アナログ/デジタル変換(A/D変換)して制御回路14に信号を出力する。 The sensor 26 is formed of a semiconductor element such as a resistance element, a capacitive coupling element, an inductive coupling element, a photovoltaic element, a photoelectric conversion element, a thermoelectric element, a transistor, a thermistor, or a diode. The sensor circuit 27 detects a change in impedance, reactance, inductance, voltage or current, performs analog / digital conversion (A / D conversion), and outputs a signal to the control circuit 14.

(実施の形態13)
本実施の形態を図25を用いて説明する。図25は、この実施の形態11で作製するモジュールを含む無線を用いた持ち運び可能な小型電話機(携帯電話)の一態様を示している。また、小型電話機には、本発明を用いた半導体装置をも実装する例を示す。パネル900はハウジング981に脱着自在に組み込んでモジュール999と容易に組み合わせできるようにしている。ハウジング981は組み入れる電子機器に合わせて、形状や寸法を適宜変更することができる。
(Embodiment 13)
This embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 25 shows one mode of a portable small telephone (mobile phone) using radio including the module manufactured in the eleventh embodiment. An example in which a semiconductor device using the present invention is also mounted on a small telephone is shown. The panel 900 is detachably incorporated in the housing 981 so that it can be easily combined with the module 999. The shape and size of the housing 981 can be changed as appropriate in accordance with an electronic device to be incorporated.

パネル900を固定したハウジング981はプリント配線基板986に嵌着されモジュールとして組み立てられる。プリント配線基板986には、パッケージングされた複数の半導体装置が実装されており、このうちの1つとして、本発明の半導体装置を用いることができる。プリント配線基板986に実装される複数の半導体装置は、コントローラ、中央処理ユニット(CPU、Central Processing Unit)、メモリ、電源回路、その他、抵抗、バッファ、容量素子等のいずれかの機能を有する。さらに、マイクロフォン994及びスピーカー995を含む音声処理回路、送受信回路などの信号処理回路993が備えられている。パネル900はFPC908を介してプリント配線基板986に接続される。   A housing 981 to which the panel 900 is fixed is fitted to a printed wiring board 986 and assembled as a module. A plurality of packaged semiconductor devices are mounted on the printed wiring board 986, and the semiconductor device of the present invention can be used as one of them. The plurality of semiconductor devices mounted on the printed wiring board 986 have any of functions of a controller, a central processing unit (CPU), a memory, a power supply circuit, a resistor, a buffer, a capacitor, and the like. Further, a signal processing circuit 993 such as an audio processing circuit including a microphone 994 and a speaker 995 and a transmission / reception circuit is provided. Panel 900 is connected to printed wiring board 986 via FPC 908.

このようなモジュール999、ハウジング981、プリント配線基板986、入力手段998、バッテリ997は筐体996に収納される。パネル900の画素部は筐体996に形成された開口窓から視認できように配置されている。本発明の半導体装置は高集積化が容易なため、大容量の記憶回路を有する半導体装置を用いた電子機器を提供することができる。また、高い信頼性の電子機器を、高い生産性で製造することができる。   Such a module 999, a housing 981, a printed wiring board 986, input means 998, and a battery 997 are housed in a housing 996. The pixel portion of the panel 900 is arranged so as to be visible from an opening window formed in the housing 996. Since the semiconductor device of the present invention can be easily integrated, an electronic device using the semiconductor device including a large-capacity memory circuit can be provided. In addition, a highly reliable electronic device can be manufactured with high productivity.

図25で示す筐体996は、電話機の外観形状を一例として示している。しかしながら、本実施の形態に係る電子機器は、その機能や用途に応じてさまざまな態様に変容し得る。以下に示す実施の形態で、その態様の一例を説明する。   A housing 996 illustrated in FIG. 25 illustrates the appearance of a telephone as an example. However, the electronic device according to this embodiment can be transformed into various modes depending on the function and application. In the following embodiment, an example of the aspect will be described.

(実施の形態14)
本発明を適用して、様々な表示装置を作製することができる。即ち、それら表示装置を表示部に組み込んだ様々な電子機器に本発明を適用できる。
(Embodiment 14)
Various display devices can be manufactured by applying the present invention. That is, the present invention can be applied to various electronic devices in which these display devices are incorporated in a display portion.

その様な電子機器としては、ビデオカメラ、デジタルカメラ等のカメラ、プロジェクター、ヘッドマウントディスプレイ(ゴーグル型ディスプレイ)、カーナビゲーション、カーステレオ、パーソナルコンピュータ、ゲーム機器、携帯情報端末(モバイルコンピュータ、携帯電話または電子書籍等)、記録媒体を備えた画像再生装置(具体的にはDigital Versatile Disc(DVD)等の記録媒体を再生し、その画像を表示しうるディスプレイを備えた装置)などが挙げられる。それらの例を図32に示す。     Such electronic devices include cameras such as video cameras and digital cameras, projectors, head mounted displays (goggles type displays), car navigation systems, car stereos, personal computers, game machines, personal digital assistants (mobile computers, mobile phones or And an image reproducing apparatus (specifically, an apparatus having a display capable of reproducing a recording medium such as Digital Versatile Disc (DVD) and displaying the image). Examples thereof are shown in FIG.

図32(A)は、コンピュータであり、本体2101、筐体2102、表示部2103、キーボード2104、外部接続ポート2105、ポインティングマウス2106等を含む。このコンピュータにおいて表示部2103は、上記実施の形態の構成を含んでいる。それにより、コンピュータの表示部2103における開口率を向上させることができる。また、信頼性が高く、高画質な画像を表示するコンピュータを提供することができる。     FIG. 32A illustrates a computer, which includes a main body 2101, a housing 2102, a display portion 2103, a keyboard 2104, an external connection port 2105, a pointing mouse 2106, and the like. In this computer, the display unit 2103 includes the configuration of the above embodiment. Thereby, the aperture ratio in the display unit 2103 of the computer can be improved. In addition, a computer that displays a high-quality image with high reliability can be provided.

図32(B)は記録媒体を備えた画像再生装置(具体的にはDVD再生装置)であり、本体2201、筐体2202、表示部A2203、表示部B2204、記録媒体(DVD等)読み込み部2205、操作キー2206、スピーカー部2207等を含む。表示部A2203は主として画像情報を表示し、表示部B2204は主として文字情報を表示する。この記録媒体を備えた画像再生装置において表示部A2203及び表示部B2204は、上記実施の形態の構成を含んでいる。それにより、記録媒体を備えた画像再生装置の表示部A2203及び表示部B2204における開口率を向上させることができる。また、信頼性が高く、高画質な画像を表示する記録媒体を備えた画像再生装置を提供することができる。     FIG. 32B shows an image reproducing device (specifically, a DVD reproducing device) provided with a recording medium, which includes a main body 2201, a housing 2202, a display portion A 2203, a display portion B 2204, and a recording medium (DVD etc.) reading portion 2205. , An operation key 2206, a speaker portion 2207, and the like. The display portion A2203 mainly displays image information, and the display portion B2204 mainly displays character information. In the image reproducing apparatus provided with this recording medium, the display portion A 2203 and the display portion B 2204 include the configuration of the above embodiment. Thereby, the aperture ratio in the display portion A2203 and the display portion B2204 of the image reproducing device provided with the recording medium can be improved. In addition, it is possible to provide an image reproduction device including a recording medium that displays a high-quality image with high reliability.

図32(C)は携帯電話であり、本体2301、音声出力部2302、音声入力部2303、表示部2304、操作スイッチ2305、アンテナ2306等を含む。この携帯電話において表示部2304は、上記実施の形態の構成を含んでいる。それにより、携帯電話の表示部2304における開口率を向上させることができる。また、信頼性が高く、高画質な画像を表示する携帯電話を提供することができる。     FIG. 32C illustrates a mobile phone, which includes a main body 2301, an audio output portion 2302, an audio input portion 2303, a display portion 2304, operation switches 2305, an antenna 2306, and the like. In this cellular phone, the display unit 2304 includes the configuration of the above embodiment. Accordingly, the aperture ratio in the display portion 2304 of the mobile phone can be improved. In addition, a mobile phone that displays images with high reliability and high image quality can be provided.

図32(D)はビデオカメラであり、本体2401、表示部2402、筐体2403、外部接続ポート2404、リモコン受信部2405、受像部2406、バッテリー2407、音声入力部2408、接眼部2409、操作キー2410等を含む。このビデオカメラにおいて表示部2402は、上記実施の形態の構成を含んでいる。それにより、ビデオカメラの表示部2402における開口率を向上させることができる。また、信頼性が高く、高画質な画像を表示するビデオカメラを提供することができる。本実施の形態は、上記の実施の形態と自由に組み合わせることができる。     FIG. 32D illustrates a video camera, which includes a main body 2401, a display portion 2402, a housing 2403, an external connection port 2404, a remote control reception portion 2405, an image receiving portion 2406, a battery 2407, an audio input portion 2408, an eyepiece portion 2409, and an operation. Key 2410 and the like. In this video camera, the display unit 2402 includes the configuration of the above embodiment. Thereby, the aperture ratio in the display portion 2402 of the video camera can be improved. Further, it is possible to provide a video camera that displays a high-quality image with high reliability. This embodiment mode can be freely combined with the above embodiment modes.

(実施の形態15)
本発明によりプロセッサチップ(無線チップ、無線プロセッサ、無線メモリ、無線タグともよぶ)として機能する半導体装置を形成することができる。本発明の半導体装置の用途は広範にわたるが、例えば、紙幣、硬貨、有価証券類、証書類、無記名債券類、包装用容器類、書籍類、記録媒体、身の回り品、乗物類、食品類、衣類、保健用品類、生活用品類、薬品類及び電子機器等に設けて使用することができる。
(Embodiment 15)
According to the present invention, a semiconductor device that functions as a processor chip (also referred to as a wireless chip, a wireless processor, a wireless memory, or a wireless tag) can be formed. The semiconductor device of the present invention has a wide range of uses, such as banknotes, coins, securities, certificates, bearer bonds, packaging containers, books, recording media, personal items, vehicles, foods, clothing It can be used in health supplies, daily necessities, medicines and electronic devices.

紙幣、硬貨とは、市場に流通する金銭であり、特定の地域で貨幣と同じように通用するもの(金券)、記念コイン等を含む。有価証券類とは、小切手、証券、約束手形等を指し、プロセッサチップ90を設けることができる(図30(A)参照)。証書類とは、運転免許証、住民票等を指し、プロセッサチップ91を設けることができる(図30(B)参照)。身の回り品とは、鞄、眼鏡等を指し、プロセッサチップ97を設けることができる(図30(C)参照)。無記名債券類とは、切手、おこめ券、各種ギフト券等を指す。包装用容器類とは、お弁当等の包装紙、ペットボトル等を指し、プロセッサチップ93を設けることができる(図30(D)参照)。書籍類とは、書物、本等を指し、プロセッサチップ94を設けることができる(図30(E)参照)。記録媒体とは、DVDソフト、ビデオテープ等を指、プロセッサチップ95を設けることができる(図30(F)参照)。乗物類とは、自転車等の車両、船舶等を指し、プロセッサチップ96を設けることができる(図30(G)参照)。食品類とは、食料品、飲料等を指す。衣類とは、衣服、履物等を指す。保健用品類とは、医療器具、健康器具等を指す。生活用品類とは、家具、照明器具等を指す。薬品類とは、医薬品、農薬等を指す。電子機器とは、液晶表示装置、EL表示装置、テレビジョン装置(テレビ受像機、薄型テレビ受像機)、携帯電話等を指す。   Banknotes and coins are money that circulates in the market, and include those that are used in the same way as money in a specific area (cash vouchers), commemorative coins, and the like. Securities refer to checks, securities, promissory notes, and the like, and can be provided with a processor chip 90 (see FIG. 30A). The certificate refers to a driver's license, a resident's card, and the like, and can be provided with a processor chip 91 (see FIG. 30B). Personal belongings refer to bags, glasses, and the like, and can be provided with a processor chip 97 (see FIG. 30C). Bearer bonds refer to stamps, gift cards, and various gift certificates. Packaging containers refer to wrapping paper such as lunch boxes, plastic bottles, and the like, and can be provided with a processor chip 93 (see FIG. 30D). Books refer to books, books, and the like, and can be provided with a processor chip 94 (see FIG. 30E). A recording medium refers to DVD software, a video tape, or the like, and can be provided with a processor chip 95 (see FIG. 30F). The vehicles refer to vehicles such as bicycles, ships, and the like, and can be provided with a processor chip 96 (see FIG. 30G). Foods refer to food products, beverages, and the like. Clothing refers to clothing, footwear, and the like. Health supplies refer to medical equipment, health equipment, and the like. Livingware refers to furniture, lighting equipment, and the like. Chemicals refer to pharmaceuticals, agricultural chemicals, and the like. Electronic devices refer to liquid crystal display devices, EL display devices, television devices (TV receivers, flat-screen TV receivers), mobile phones, and the like.

本発明の半導体装置は、プリント基板に実装したり、表面に貼ったり、埋め込んだりして、物品に固定される。例えば、本なら紙に埋め込んだり、有機樹脂からなるパッケージなら当該有機樹脂に埋め込んだりして、各物品に固定される。本発明の半導体装置は、小型、薄型、軽量を実現するため、物品に固定した後も、その物品自体のデザイン性を損なうことがない。また、紙幣、硬貨、有価証券類、無記名債券類、証書類等に本発明の半導体装置を設けることにより、認証機能を設けることができ、この認証機能を活用すれば、偽造を防止することができる。また、包装用容器類、記録媒体、身の回り品、食品類、衣類、生活用品類、電子機器等に本発明の半導体装置を設けることにより、検品システム等のシステムの効率化を図ることができる。   The semiconductor device of the present invention is fixed to an article by being mounted on a printed board, pasted on a surface, or embedded. For example, a book is embedded in paper, and a package made of an organic resin is embedded in the organic resin, and is fixed to each article. Since the semiconductor device of the present invention realizes a small size, a thin shape, and a light weight, the design of the article itself is not impaired even after being fixed to the article. In addition, by providing the semiconductor device of the present invention in bills, coins, securities, bearer bonds, certificates, etc., an authentication function can be provided, and if this authentication function is utilized, counterfeiting can be prevented. it can. In addition, by providing the semiconductor device of the present invention in packaging containers, recording media, personal items, foods, clothing, daily necessities, electronic devices, etc., the efficiency of a system such as an inspection system can be improved.

また、物の管理や流通のシステムに応用することが可能な例を、図31を用いて説明する。ここでは、商品へプロセッサチップを実装する例を説明する。図31(A)に示すように、ビール瓶3400にラベル3401を用いてプロセッサチップ3402を実装する。 An example that can be applied to an object management or distribution system will be described with reference to FIG. Here, an example in which a processor chip is mounted on a product will be described. As shown in FIG. 31A, a processor chip 3402 is mounted on a beer bottle 3400 using a label 3401.

プロセッサチップ3402には、製造日、製造場所、使用材料等の基本事項を記録する。このような基本事項は、書き換える必要がないためマスクROMや本発明の記憶素子等の書き換え不能な記憶素子(メモリ)を用いて記録するとよい。製造日、製造場所、使用材料等の基本事項は、消費者が商品を購入する際に正確に入手したい情報である。このような情報を書き換え不可能な記憶素子に記録するということによって、情報の改ざんなどを防ぐことができるので、消費者へ信頼性のある正確な情報を伝達することができる。加えてプロセッサチップ3402には、各ビール瓶の配送先、配送日時等の個別事項を記録する。例えば、図31(B)に示すように、ビール瓶3400がベルトコンベア3412により流れ、ライタ装置3413を通過するときに、各配送先、配送日時を記録することができる。このような個別事項は、EEROM等の書き換え、消去可能なメモリを用いて記録するとよい。 The processor chip 3402 records basic items such as the date of manufacture, the place of manufacture, and the materials used. Such basic matters do not need to be rewritten, and therefore may be recorded using a non-rewritable memory element (memory) such as a mask ROM or the memory element of the present invention. The basic items such as the date of manufacture, the place of manufacture, and the materials used are information that consumers want to obtain accurately when purchasing a product. By recording such information in a non-rewritable storage element, it is possible to prevent tampering of information and the like, so that reliable and accurate information can be transmitted to consumers. In addition, the processor chip 3402 records individual items such as the delivery destination and delivery date and time of each beer bottle. For example, as shown in FIG. 31B, when the beer bottle 3400 flows through the belt conveyor 3412 and passes through the writer device 3413, each delivery destination and delivery date and time can be recorded. Such individual items may be recorded using a rewritable and erasable memory such as EEROM.

また配達先から購入された商品情報がネットワークを通じて物流管理センターへ送信されると、この商品情報に基づき、ライタ装置又は当該ライタ装置を制御するパーソナルコンピュータ等が配送先や配送日時を算出し、プロセッサチップへ記録するようなシステムを構築するとよい。 When product information purchased from a delivery destination is transmitted to the distribution management center through the network, the writer device or a personal computer that controls the writer device calculates the delivery destination and delivery date based on this product information, and the processor A system that records on a chip should be constructed.

また配達はケース毎に行われるため、ケース毎、又は複数のケース毎にプロセッサチップを実装し、個別事項を記録することもできる。 Since delivery is performed for each case, a processor chip can be mounted for each case or for each of a plurality of cases, and individual items can be recorded.

このような複数の配達先が記録されうる商品は、プロセッサチップを実装することにより、手作業で行う入力にかかる時間を削減でき、それに起因した入力ミスを低減することができる。加えて物流管理の分野において最もコストのかかる人件費用を削減することができる。従って、プロセッサを実装したことにより、ミスの少ない、低コストで物流管理を行うことができる。 By installing a processor chip in such a product that can record a plurality of delivery destinations, it is possible to reduce the time required for manual input and to reduce input errors caused by the time. In addition, labor costs that are the most expensive in the field of logistics management can be reduced. Therefore, by implementing the processor, logistics management can be performed at low cost with few mistakes.

さらに配達先において、ビールに合う食料品や、ビールを使った料理法等の応用事項を記録してもよい。その結果、食料品等の宣伝を兼ねることができ、消費者の購買意欲を高めることができる。このような応用事項は、EEROM等の書き換え、消去可能なメモリを用いて記録するとよい。このようにプロセッサチップを実装することにより、消費者へ提供できる情報を増大させることができるため、消費者は安心して商品を購入することができる。 Furthermore, application items such as foods suitable for beer and cooking methods using beer may be recorded at the delivery destination. As a result, it can serve as an advertisement for foods and the like, and the consumer's willingness to purchase can be enhanced. Such application items may be recorded using a rewritable and erasable memory such as EEROM. By mounting the processor chip in this manner, information that can be provided to the consumer can be increased, so that the consumer can purchase the product with peace of mind.

(実施の形態16)
本発明の発光素子には本実施の形態では、本発明の発光素子に適用することのできる他の構成を、図34及び図35を用いて説明する。
(Embodiment 16)
In this embodiment mode, other structures that can be applied to the light-emitting element of the present invention will be described with reference to FIGS.

エレクトロルミネセンスを利用する発光素子は、発光材料が有機化合物であるか、無機化合物であるかによって区別され、一般的に、前者は有機EL素子、後者は無機EL素子と呼ばれている。 A light-emitting element utilizing electroluminescence is distinguished depending on whether the light-emitting material is an organic compound or an inorganic compound. Generally, the former is called an organic EL element and the latter is called an inorganic EL element.

無機EL素子は、その素子構成により、分散型無機EL素子と薄膜型無機EL素子とに分類される。前者は、発光材料の粒子をバインダ中に分散させた電界発光層を有し、後者は、発光材料の薄膜からなる電界発光層を有している点に違いはあるが、高電界で加速された電子を必要とする点では共通である。なお、得られる発光のメカニズムとしては、ドナー準位とアクセプター準位を利用するドナー−アクセプター再結合型発光と、金属イオンの内殻電子遷移を利用する局在型発光とがある。一般的に、分散型無機ELではドナー−アクセプター再結合型発光、薄膜型無機EL素子では局在型発光である場合が多い。 Inorganic EL elements are classified into a dispersion-type inorganic EL element and a thin-film inorganic EL element depending on the element structure. The former has an electroluminescent layer in which particles of a luminescent material are dispersed in a binder, and the latter has an electroluminescent layer made of a thin film of luminescent material, but is accelerated by a high electric field. This is common in that it requires more electrons. Note that the obtained light emission mechanism includes donor-acceptor recombination light emission using a donor level and an acceptor level, and localized light emission using inner-shell electron transition of a metal ion. In general, the dispersion-type inorganic EL often has donor-acceptor recombination light emission, and the thin-film inorganic EL element often has localized light emission.

本発明で用いることのできる発光材料は、母体材料と発光中心となる不純物元素とで構成される。含有させる不純物元素を変化させることで、様々な色の発光を得ることができる。発光材料の作製方法としては、固相法や液相法(共沈法)などの様々な方法を用いることができる。また、噴霧熱分解法、複分解法、プレカーサーの熱分解反応による方法、逆ミセル法やこれらの方法と高温焼成を組み合わせた方法、凍結乾燥法などの液相法なども用いることができる。 A light-emitting material that can be used in the present invention includes a base material and an impurity element serving as a light emission center. By changing the impurity element to be contained, light emission of various colors can be obtained. As a method for manufacturing the light-emitting material, various methods such as a solid phase method and a liquid phase method (coprecipitation method) can be used. Also, spray pyrolysis method, metathesis method, precursor thermal decomposition method, reverse micelle method, method combining these methods with high temperature firing, liquid phase method such as freeze-drying method, etc. can be used.

固相法は、母体材料と、不純物元素又は不純物元素を含む化合物を秤量し、乳鉢で混合、電気炉で加熱、焼成を行い反応させ、母体材料に不純物元素を含有させる方法である。焼成温度は、700〜1500℃が好ましい。温度が低すぎる場合は固相反応が進まず、温度が高すぎる場合は母体材料が分解してしまうからである。なお、粉末状態で焼成を行ってもよいが、ペレット状態で焼成を行うことが好ましい。比較的高温での焼成を必要とするが、簡単な方法であるため、生産性がよく大量生産に適している。 The solid phase method is a method in which a base material and an impurity element or a compound containing the impurity element are weighed, mixed in a mortar, heated and fired in an electric furnace, reacted, and the base material contains the impurity element. The firing temperature is preferably 700 to 1500 ° C. This is because the solid phase reaction does not proceed when the temperature is too low, and the base material is decomposed when the temperature is too high. In addition, although baking may be performed in a powder state, it is preferable to perform baking in a pellet state. Although firing at a relatively high temperature is required, it is a simple method, so it has high productivity and is suitable for mass production.

液相法(共沈法)は、母体材料又は母体材料を含む化合物と、不純物元素又は不純物元素を含む化合物を溶液中で反応させ、乾燥させた後、焼成を行う方法である。発光材料の粒子が均一に分布し、粒径が小さく低い焼成温度でも反応が進むことができる。 The liquid phase method (coprecipitation method) is a method in which a base material or a compound containing the base material and an impurity element or a compound containing the impurity element are reacted in a solution, dried, and then fired. The particles of the luminescent material are uniformly distributed, and the reaction can proceed even at a low firing temperature with a small particle size.

発光材料に用いる母体材料としては、硫化物、酸化物、窒化物を用いることができる。硫化物としては、例えば、硫化亜鉛(ZnS)、硫化カドミウム(CdS)、硫化カルシウム(CaS)、硫化イットリウム(Y)、硫化ガリウム(Ga)、硫化ストロンチウム(SrS)、硫化バリウム(BaS)等を用いることができる。また、酸化物としては、例えば、酸化亜鉛(ZnO)、酸化イットリウム(Y)等を用いることができる。また、窒化物としては、例えば、窒化アルミニウム(AlN)、窒化ガリウム(GaN)、窒化インジウム(InN)等を用いることができる。さらに、セレン化亜鉛(ZnSe)、テルル化亜鉛(ZnTe)等も用いることができ、硫化カルシウム−ガリウム(CaGa)、硫化ストロンチウム−ガリウム(SrGa)、硫化バリウム−ガリウム(BaGa)、等の3元系の混晶であってもよい。 As a base material used for the light-emitting material, sulfide, oxide, or nitride can be used. Examples of the sulfide include zinc sulfide (ZnS), cadmium sulfide (CdS), calcium sulfide (CaS), yttrium sulfide (Y 2 S 3 ), gallium sulfide (Ga 2 S 3 ), strontium sulfide (SrS), sulfide. Barium (BaS) or the like can be used. As the oxide, for example, zinc oxide (ZnO), yttrium oxide (Y 2 O 3 ), or the like can be used. As the nitride, for example, aluminum nitride (AlN), gallium nitride (GaN), indium nitride (InN), or the like can be used. Furthermore, zinc selenide (ZnSe), zinc telluride (ZnTe), and the like can also be used. Calcium sulfide-gallium sulfide (CaGa 2 S 4 ), strontium sulfide-gallium sulfide (SrGa 2 S 4 ), barium sulfide-gallium (BaGa). It may be a ternary mixed crystal such as 2 S 4 ).

局在型発光の発光中心として、マンガン(Mn)、銅(Cu)、サマリウム(Sm)、テルビウム(Tb)、エルビウム(Er)、ツリウム(Tm)、ユーロピウム(Eu)、セリウム(Ce)、プラセオジウム(Pr)などを用いることができる。なお、電荷補償として、フッ素(F)、塩素(Cl)などのハロゲン元素が添加されていてもよい。 As emission centers of localized emission, manganese (Mn), copper (Cu), samarium (Sm), terbium (Tb), erbium (Er), thulium (Tm), europium (Eu), cerium (Ce), praseodymium (Pr) or the like can be used. Note that a halogen element such as fluorine (F) or chlorine (Cl) may be added as charge compensation.

一方、ドナー−アクセプター再結合型発光の発光中心として、ドナー準位を形成する第1の不純物元素及びアクセプター準位を形成する第2の不純物元素を含む発光材料を用いることができる。第1の不純物元素は、例えば、フッ素(F)、塩素(Cl)、アルミニウム(Al)等を用いることができる。第2の不純物元素としては、例えば、銅(Cu)、銀(Ag)等を用いることができる。 On the other hand, a light-emitting material containing a first impurity element that forms a donor level and a second impurity element that forms an acceptor level can be used as the emission center of donor-acceptor recombination light emission. As the first impurity element, for example, fluorine (F), chlorine (Cl), aluminum (Al), or the like can be used. For example, copper (Cu), silver (Ag), or the like can be used as the second impurity element.

ドナー−アクセプター再結合型発光の発光材料を固相法を用いて合成する場合、母体材料と、第1の不純物元素又は第1の不純物元素を含む化合物と、第2の不純物元素又は第2の不純物元素を含む化合物をそれぞれ秤量し、乳鉢で混合した後、電気炉で加熱、焼成を行う。母体材料としては、上述した母体材料を用いることができ、第1の不純物元素又は第1の不純物元素を含む化合物としては、例えば、フッ素(F)、塩素(Cl)、硫化アルミニウム(Al)等を用いることができ、第2の不純物元素又は第2の不純物元素を含む化合物としては、例えば、銅(Cu)、銀(Ag)、硫化銅(CuS)、硫化銀(AgS)等を用いることができる。焼成温度は、700〜1500℃が好ましい。温度が低すぎる場合は固相反応が進まず、温度が高すぎる場合は母体材料が分解してしまうからである。なお、粉末状態で焼成を行ってもよいが、ペレット状態で焼成を行うことが好ましい。 In the case where a light-emitting material for donor-acceptor recombination light emission is synthesized using a solid-phase method, a base material, a first impurity element or a compound containing the first impurity element, a second impurity element, or a second impurity element Each compound containing an impurity element is weighed and mixed in a mortar, and then heated and fired in an electric furnace. As the base material, the above-described base material can be used, and examples of the first impurity element or the compound containing the first impurity element include fluorine (F), chlorine (Cl), and aluminum sulfide (Al 2 S). 3 ) or the like, and examples of the second impurity element or the compound containing the second impurity element include copper (Cu), silver (Ag), copper sulfide (Cu 2 S), and silver sulfide (Ag). 2 S) or the like can be used. The firing temperature is preferably 700 to 1500 ° C. This is because the solid phase reaction does not proceed when the temperature is too low, and the base material is decomposed when the temperature is too high. In addition, although baking may be performed in a powder state, it is preferable to perform baking in a pellet state.

また、固相反応を利用する場合の不純物元素として、第1の不純物元素と第2の不純物元素で構成される化合物を組み合わせて用いてもよい。この場合、不純物元素が拡散されやすく、固相反応が進みやすくなるため、均一な発光材料を得ることができる。さらに、余分な不純物元素が入らないため、純度の高い発光材料が得ることができる。第1の不純物元素と第2の不純物元素で構成される化合物としては、例えば、塩化銅(CuCl)、塩化銀(AgCl)等を用いることができる。 In addition, as an impurity element in the case of using a solid phase reaction, a compound including a first impurity element and a second impurity element may be used in combination. In this case, since the impurity element is easily diffused and the solid-phase reaction easily proceeds, a uniform light emitting material can be obtained. Further, since no extra impurity element is contained, a light-emitting material with high purity can be obtained. As the compound including the first impurity element and the second impurity element, for example, copper chloride (CuCl), silver chloride (AgCl), or the like can be used.

なお、これらの不純物元素の濃度は、母体材料に対して0.01〜10atom%であればよく、好ましくは0.05〜5atom%の範囲である。 Note that the concentration of these impurity elements may be 0.01 to 10 atom% with respect to the base material, and is preferably in the range of 0.05 to 5 atom%.

薄膜型無機ELの場合、電界発光層は、上記発光材料を含む層であり、抵抗加熱蒸着法、電子ビーム蒸着(EB蒸着)法等の真空蒸着法、スパッタリング法等の物理気相成長法(PVD)、有機金属CVD法、ハイドライド輸送減圧CVD法等の化学気相成長法(CVD)、原子エピタキシ法(ALE)等を用いて形成することができる。 In the case of a thin-film inorganic EL, the electroluminescent layer is a layer containing the above-described luminescent material, and is a physical vapor deposition method such as a resistance heating vapor deposition method, a vacuum vapor deposition method such as an electron beam vapor deposition (EB vapor deposition) method, or a sputtering method ( PVD), metal organic chemical vapor deposition (CVD), chemical vapor deposition (CVD) such as hydride transport low pressure CVD, atomic epitaxy (ALE), or the like.

図34(A)乃至(C)に発光素子として用いることのできる薄膜型無機EL素子の一例を示す。図34(A)乃至(C)において、発光素子は、第1の電極層50、電界発光層51、第2の電極層53を含む。 34A to 34C illustrate an example of a thin-film inorganic EL element that can be used as a light-emitting element. 34A to 34C, the light-emitting element includes a first electrode layer 50, an electroluminescent layer 51, and a second electrode layer 53.

図34(B)及び図34(C)に示す発光素子は、図34(A)の発光素子において、電極層と電界発光層間に絶縁層を設ける構造である。図34(B)に示す発光素子は、第1の電極層50と電界発光層52との間に絶縁層54を有し、図34(C)に示す発光素子は、第1の電極層50と電界発光層52との間に絶縁層54a、第2の電極層53と電界発光層52との間に絶縁層54bとを有している。このように絶縁層は電界発光層を狭持する一対の電極層のうち一方の間にのみ設けてもよいし、両方の間に設けてもよい。また絶縁層は単層でもよいし複数層からなる積層でもよい。 A light-emitting element illustrated in FIGS. 34B and 34C has a structure in which an insulating layer is provided between the electrode layer and the electroluminescent layer in the light-emitting element in FIG. The light-emitting element illustrated in FIG. 34B includes an insulating layer 54 between the first electrode layer 50 and the electroluminescent layer 52, and the light-emitting element illustrated in FIG. 34C includes the first electrode layer 50. And an electroluminescent layer 52, and an insulating layer 54 b is provided between the second electrode layer 53 and the electroluminescent layer 52. Thus, the insulating layer may be provided only between one of the pair of electrode layers sandwiching the electroluminescent layer, or may be provided between both. Further, the insulating layer may be a single layer or a stacked layer including a plurality of layers.

また、図34(B)では第1の電極層50に接するように絶縁層54が設けられているが、絶縁層と電界発光層の順番を逆にして、第2の電極層53に接するように絶縁層54を設けてもよい。 In FIG. 34B, the insulating layer 54 is provided so as to be in contact with the first electrode layer 50, but the order of the insulating layer and the electroluminescent layer is reversed so as to be in contact with the second electrode layer 53. An insulating layer 54 may be provided.

分散型無機EL素子の場合、粒子状の発光材料をバインダ中に分散させ膜状の電界発光層を形成する。発光材料の作製方法によって、十分に所望の大きさの粒子が得られない場合は、乳鉢等で粉砕などによって粒子状に加工すればよい。バインダとは、粒状の発光材料を分散した状態で固定し、電界発光層としての形状に保持するための物質である。発光材料は、バインダによって電界発光層中に均一に分散し固定される。 In the case of a dispersion-type inorganic EL element, a particulate light emitting material is dispersed in a binder to form a film-like electroluminescent layer. When particles having a desired size cannot be obtained sufficiently by the method for manufacturing a light emitting material, the particles may be processed into particles by pulverization or the like in a mortar or the like. A binder is a substance for fixing a granular light emitting material in a dispersed state and maintaining the shape as an electroluminescent layer. The light emitting material is uniformly dispersed and fixed in the electroluminescent layer by the binder.

分散型無機EL素子の場合、電界発光層の形成方法は、選択的に電界発光層を形成できる液滴吐出法や、印刷法(スクリーン印刷やオフセット印刷など)、スピンコート法などの塗布法、ディッピング法、ディスペンサ法などを用いることもできる。膜厚は特に限定されることはないが、好ましくは、10〜1000nmの範囲である。また、発光材料及びバインダを含む電界発光層において、発光材料の割合は50wt%以上80wt%以下とするよい。 In the case of a dispersion-type inorganic EL element, the electroluminescent layer can be formed by a droplet discharge method capable of selectively forming an electroluminescent layer, a printing method (screen printing, offset printing, etc.), a coating method such as a spin coating method, A dipping method, a dispenser method, or the like can also be used. The film thickness is not particularly limited, but is preferably in the range of 10 to 1000 nm. In the electroluminescent layer including the light emitting material and the binder, the ratio of the light emitting material may be 50 wt% or more and 80 wt% or less.

図35(A)乃至(C)に発光素子として用いることのできる分散型無機EL素子の一例を示す。図35(A)における発光素子は、第1の電極層60、電界発光層62、第2の電極層63の積層構造を有し、電界発光層62中にバインダによって保持された発光材料61を含む。 FIGS. 35A to 35C illustrate an example of a dispersion-type inorganic EL element that can be used as a light-emitting element. The light-emitting element in FIG. 35A has a stacked structure of a first electrode layer 60, an electroluminescent layer 62, and a second electrode layer 63, and a light-emitting material 61 held in the electroluminescent layer 62 by a binder. Including.

本実施の形態に用いることのできるバインダとしては、絶縁材料を用いることができ、有機材料や無機材料を用いることができ、有機材料及び無機材料の混合材料を用いてもよい。有機絶縁材料としては、シアノエチルセルロース系樹脂のように、比較的誘電率の高いポリマーや、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン系樹脂、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、フッ化ビニリデンなどの樹脂を用いることができる。また、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、又はシロキサン樹脂を用いてもよい。なお、シロキサン樹脂とは、Si−O−Si結合を含む樹脂に相当する。シロキサンは、シリコン(Si)と酸素(O)との結合で骨格構造が構成される。置換基として、少なくとも水素を含む有機基(例えばアルキル基、芳香族炭化水素)が用いられる。置換基として、フルオロ基を用いてもよい。または置換基として、少なくとも水素を含む有機基と、フルオロ基とを用いてもよい。また、ポリビニルアルコール、ポリビニルブチラールなどのビニル樹脂、フェノール樹脂、ノボラック樹脂、アクリル樹脂、メラミン樹脂、ウレタン樹脂、オキサゾール樹脂(ポリベンゾオキサゾール)等の樹脂材料を用いてもよい。これらの樹脂に、チタン酸バリウム(BaTiO)やチタン酸ストロンチウム(SrTiO)などの高誘電率の微粒子を適度に混合して誘電率を調整することもできる。 As a binder that can be used in this embodiment mode, an insulating material can be used, an organic material or an inorganic material can be used, and a mixed material of an organic material and an inorganic material can be used. As the organic insulating material, a polymer having a relatively high dielectric constant such as a cyanoethyl cellulose resin, or a resin such as polyethylene, polypropylene, polystyrene resin, silicone resin, epoxy resin, or vinylidene fluoride can be used. Alternatively, a heat-resistant polymer such as aromatic polyamide, polybenzimidazole, or siloxane resin may be used. Note that a siloxane resin corresponds to a resin including a Si—O—Si bond. Siloxane has a skeleton structure formed of a bond of silicon (Si) and oxygen (O). As a substituent, an organic group containing at least hydrogen (for example, an alkyl group or an aromatic hydrocarbon) is used. A fluoro group may be used as a substituent. Alternatively, an organic group containing at least hydrogen and a fluoro group may be used as a substituent. Moreover, resin materials such as vinyl resins such as polyvinyl alcohol and polyvinyl butyral, phenol resins, novolac resins, acrylic resins, melamine resins, urethane resins, and oxazole resins (polybenzoxazole) may be used. The dielectric constant can be adjusted by appropriately mixing fine particles of high dielectric constant such as barium titanate (BaTiO 3 ) and strontium titanate (SrTiO 3 ) with these resins.

バインダに含まれる無機絶縁材料としては、酸化珪素(SiO)、窒化珪素(SiN)、酸素及び窒素を含む珪素、窒化アルミニウム(AlN)、酸素及び窒素を含むアルミニウムまたは酸化アルミニウム(Al)、酸化チタン(TiO)、BaTiO、SrTiO、チタン酸鉛(PbTiO)、ニオブ酸カリウム(KNbO)、ニオブ酸鉛(PbNbO)、酸化タンタル(Ta)、タンタル酸バリウム(BaTa)、タンタル酸リチウム(LiTaO)、酸化イットリウム(Y)、酸化ジルコニウム(ZrO)、その他の無機絶縁性材料を含む物質から選ばれた材料で形成することができる。有機材料に、誘電率の高い無機材料を含ませる(添加等によって)ことによって、発光材料及びバインダよりなる電界発光層の誘電率をより制御することができ、より誘電率を大きくすることができる。バインダに無機材料と有機材料との混合層を用い、高い誘電率とすると、発光材料により大きい電荷を誘起することができる。 Examples of the inorganic insulating material contained in the binder include silicon oxide (SiO x ), silicon nitride (SiN x ), silicon containing oxygen and nitrogen, aluminum nitride (AlN), aluminum containing oxygen and nitrogen, or aluminum oxide (Al 2 O 3 ), titanium oxide (TiO 2 ), BaTiO 3 , SrTiO 3 , lead titanate (PbTiO 3 ), potassium niobate (KNbO 3 ), lead niobate (PbNbO 3 ), tantalum oxide (Ta 2 O 5 ), tantalum It is made of a material selected from substances including barium oxide (BaTa 2 O 6 ), lithium tantalate (LiTaO 3 ), yttrium oxide (Y 2 O 3 ), zirconium oxide (ZrO 2 ), and other inorganic insulating materials. be able to. By including an organic material with an inorganic material having a high dielectric constant (by addition or the like), the dielectric constant of the electroluminescent layer made of the light emitting material and the binder can be further controlled, and the dielectric constant can be further increased. . When a mixed layer of an inorganic material and an organic material is used for the binder and the dielectric constant is high, a larger charge can be induced in the light emitting material.

作製工程において、発光材料はバインダを含む溶液中に分散されるが本実施の形態に用いることのできるバインダを含む溶液の溶媒としては、バインダ材料が溶解し、電界発光層を形成する方法(種々のウエットプロセス)及び所望の膜厚に適した粘度の溶液を作製できるような溶媒を適宜選択すればよい。有機溶媒等を用いることができ、例えばバインダとしてシロキサン樹脂を用いる場合は、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEAともいう)、3−メトシキ−3メチル−1−ブタノール(MMBともいう)などを用いることができる。 In the manufacturing process, the light-emitting material is dispersed in a solution containing a binder, but as a solvent for the solution containing the binder that can be used in this embodiment, a method of forming an electroluminescent layer by dissolving the binder material (various types) The wet process) and a solvent capable of producing a solution having a viscosity suitable for a desired film thickness may be selected as appropriate. For example, when a siloxane resin is used as a binder, propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monomethyl ether acetate (also referred to as PGMEA), 3-methoxy-3-methyl-1-butanol (also referred to as MMB). Etc. can be used.

図35(B)及び図35(C)に示す発光素子は、図35(A)の発光素子において、電極層と電界発光層間に絶縁層を設ける構造である。図35(B)に示す発光素子は、第1の電極層60と電界発光層62との間に絶縁層64を有し、図35(C)に示す発光素子は、第1の電極層60と電界発光層62との間に絶縁層64a、第2の電極層63と電界発光層62との間に絶縁層64bとを有している。このように絶縁層は電界発光層を狭持する一対の電極層のうち一方の間にのみ設けてもよいし、両方の間に設けてもよい。また絶縁層は単層でもよいし複数層からなる積層でもよい。 35B and 35C each have a structure in which an insulating layer is provided between the electrode layer and the electroluminescent layer in the light-emitting element in FIG. 35A. The light-emitting element illustrated in FIG. 35B includes an insulating layer 64 between the first electrode layer 60 and the electroluminescent layer 62, and the light-emitting element illustrated in FIG. 35C includes the first electrode layer 60. And an electroluminescent layer 62, and an insulating layer 64 b between the second electrode layer 63 and the electroluminescent layer 62. Thus, the insulating layer may be provided only between one of the pair of electrode layers sandwiching the electroluminescent layer, or may be provided between both. Further, the insulating layer may be a single layer or a stacked layer including a plurality of layers.

また、図35(B)では第1の電極層60に接するように絶縁層64が設けられているが、絶縁層と電界発光層の順番を逆にして、第2の電極層63に接するように絶縁層64を設けてもよい。 35B, the insulating layer 64 is provided so as to be in contact with the first electrode layer 60. However, the order of the insulating layer and the electroluminescent layer is reversed so as to be in contact with the second electrode layer 63. An insulating layer 64 may be provided on the substrate.

図34における絶縁層54、図35における絶縁層64のような絶縁層は、特に限定されることはないが、絶縁耐性が高く、緻密な膜質であることが好ましく、さらには、誘電率が高いことが好ましい。例えば、酸化シリコン(SiO)、酸化イットリウム(Y)、酸化チタン(TiO)、酸化アルミニウム(Al)、酸化ハフニウム(HfO)、酸化タンタル(Ta)、チタン酸バリウム(BaTiO)、チタン酸ストロンチウム(SrTiO)、チタン酸鉛(PbTiO)、窒化シリコン(Si)、酸化ジルコニウム(ZrO)等やこれらの混合膜又は2種以上の積層膜を用いることができる。これらの絶縁膜は、スパッタリング、蒸着、CVD等により成膜することができる。また、絶縁層はこれら絶縁材料の粒子をバインダ中に分散して成膜してもよい。バインダ材料は、電界発光層に含まれるバインダと同様な材料、方法を用いて形成すればよい。膜厚は特に限定されることはないが、好ましくは10〜1000nmの範囲である。 The insulating layers such as the insulating layer 54 in FIG. 34 and the insulating layer 64 in FIG. 35 are not particularly limited, but preferably have high insulation resistance, a dense film quality, and a high dielectric constant. It is preferable. For example, silicon oxide (SiO 2 ), yttrium oxide (Y 2 O 3 ), titanium oxide (TiO 2 ), aluminum oxide (Al 2 O 3 ), hafnium oxide (HfO 2 ), tantalum oxide (Ta 2 O 5 ), Barium titanate (BaTiO 3 ), strontium titanate (SrTiO 3 ), lead titanate (PbTiO 3 ), silicon nitride (Si 3 N 4 ), zirconium oxide (ZrO 2 ), etc., a mixed film thereof, or two or more kinds thereof A laminated film can be used. These insulating films can be formed by sputtering, vapor deposition, CVD, or the like. The insulating layer may be formed by dispersing particles of these insulating materials in a binder. The binder material may be formed using the same material and method as the binder contained in the electroluminescent layer. The film thickness is not particularly limited, but is preferably in the range of 10 to 1000 nm.

本実施の形態で示す発光素子は、電界発光層を狭持する一対の電極層間に電圧を印加することで発光が得られるが、直流駆動又は交流駆動のいずれにおいても動作することができる。 The light-emitting element described in this embodiment mode can emit light by applying a voltage between a pair of electrode layers sandwiching an electroluminescent layer, but can operate in either DC driving or AC driving.

本発明を用いると、本実施の形態で示す発光素子を駆動する薄膜トランジスタを簡略な方法かつ高信頼性を付与して作製することができる。従って、信頼性の高い表示装置を簡略化した工程で作製することができる。よって、高精細、高画質な表示装置を低いコストで歩留まり良く製造することができる。 By using the present invention, a thin film transistor for driving the light-emitting element described in this embodiment can be manufactured with a simple method and high reliability. Therefore, a highly reliable display device can be manufactured through a simplified process. Therefore, a high-definition and high-quality display device can be manufactured at a low cost and with a high yield.

本発明の半導体装置の作製工程を説明する図。8A and 8B illustrate a manufacturing process of a semiconductor device of the present invention. 本発明の半導体装置の作製工程を説明する図。8A and 8B illustrate a manufacturing process of a semiconductor device of the present invention. 本発明の半導体装置の作製工程を説明する図。8A and 8B illustrate a manufacturing process of a semiconductor device of the present invention. 本発明の半導体装置の作製工程を説明する図。8A and 8B illustrate a manufacturing process of a semiconductor device of the present invention. 本発明の表示装置の作製方法を説明する図。4A to 4D illustrate a method for manufacturing a display device of the present invention. 本発明の表示装置の作製方法を説明する図。4A to 4D illustrate a method for manufacturing a display device of the present invention. 本発明の表示装置の作製方法を説明する図。4A to 4D illustrate a method for manufacturing a display device of the present invention. 本発明の表示装置の作製方法を説明する図。4A to 4D illustrate a method for manufacturing a display device of the present invention. 本発明の表示装置の作製方法を説明する図。4A to 4D illustrate a method for manufacturing a display device of the present invention. 本発明の表示装置を説明する図。6A and 6B illustrate a display device of the present invention. 本発明の表示装置の作製方法を説明する図。4A to 4D illustrate a method for manufacturing a display device of the present invention. 本発明の表示装置を説明する図。6A and 6B illustrate a display device of the present invention. 本発明の表示装置を説明する図。6A and 6B illustrate a display device of the present invention. 本発明の表示装置を説明する図。6A and 6B illustrate a display device of the present invention. 本発明の表示装置を説明する図。6A and 6B illustrate a display device of the present invention. 本発明の表示装置を説明する図。6A and 6B illustrate a display device of the present invention. 本発明の表示装置を説明する図。6A and 6B illustrate a display device of the present invention. 本発明に適用できる発光素子の構成を説明する図。3A and 3B each illustrate a structure of a light-emitting element that can be applied to the present invention. 本発明の半導体装置の作製工程を説明する図。8A and 8B illustrate a manufacturing process of a semiconductor device of the present invention. 本発明の表示装置の上面図。The top view of the display apparatus of this invention. 本発明の表示装置の上面図。The top view of the display apparatus of this invention. 図23で説明する表示装置の等価回路図。FIG. 24 is an equivalent circuit diagram of the display device described in FIG. 本発明の表示装置を説明する図。6A and 6B illustrate a display device of the present invention. 本発明に適用することのできる滴下注入法を説明する図。The figure explaining the dripping injection method which can be applied to this invention. 本発明が適用される電子機器を示す図。FIG. 11 illustrates an electronic device to which the present invention is applied. 本発明が適用される電子機器を説明する図。FIG. 14 illustrates an electronic device to which the present invention is applied. 本発明が適用される電子機器を示す図。FIG. 11 illustrates an electronic device to which the present invention is applied. 本発明の半導体装置の適用例を説明する図。8A and 8B illustrate an application example of a semiconductor device of the invention. 本発明の半導体装置の適用例を説明する図。8A and 8B illustrate an application example of a semiconductor device of the invention. 本発明の半導体装置の適用例を説明する図。8A and 8B illustrate an application example of a semiconductor device of the invention. 本発明の半導体装置の適用例を説明する図。8A and 8B illustrate an application example of a semiconductor device of the invention. 本発明が適用される電子機器を示す図。FIG. 11 illustrates an electronic device to which the present invention is applied. 本発明の表示装置を説明する図。6A and 6B illustrate a display device of the present invention. 本発明に適用できる発光素子の構成を説明する図。3A and 3B each illustrate a structure of a light-emitting element that can be applied to the present invention. 本発明に適用できる発光素子の構成を説明する図。3A and 3B each illustrate a structure of a light-emitting element that can be applied to the present invention.

Claims (13)

第1の半導体層及び第2の半導体層を形成し、
前記第1の半導体層及び前記第2の半導体層上にゲート絶縁層を形成し、
前記ゲート絶縁層上に第1の導電膜を形成し、
前記第1の導電膜上に第2の導電膜を形成し、
複数の強度で光が透過する露光マスクを用いて、前記第1の導電膜及び前記第2の導電膜上における、前記第1の半導体層上に第1のマスク層と、前記第2の半導体層上に第2のマスク層とを形成し、
前記第1のマスク層及び前記第2のマスク層を用いて前記第1の導電膜及び前記第2の導電膜をエッチングし、前記第1のマスク層により第1のゲート電極層及び第2のゲート電極層と、前記第2のマスク層により第3のゲート電極層及び第4のゲート電極層とを形成し、
前記第1のゲート電極層及び前記第2のゲート電極層をマスクとして前記第1の半導体層に、前記第3のゲート電極層及び前記第4のゲート電極層をマスクとして前記第2の半導体層に、一導電型を付与する不純物元素を添加し、第1の半導体層に第1の高濃度不純物領域及び前記第1のゲート電極層と重畳する第1の低濃度不純物領域と、第2の半導体層に第2の高濃度不純物領域及び前記第3のゲート電極層と重畳する第2の低濃度不純物領域とを形成し、
前記第2の半導体層、前記第3のゲート電極層及び前記第4のゲート電極層上に第3のマスク層を形成し、
前記第3のマスク層及び前記第2のゲート電極層をマスクとして、前記第1のゲート電極層における前記第1の低濃度不純物領域と重畳する領域を除去することを特徴とする半導体装置の作製方法。
Forming a first semiconductor layer and a second semiconductor layer;
Forming a gate insulating layer on the first semiconductor layer and the second semiconductor layer;
Forming a first conductive film on the gate insulating layer;
Forming a second conductive film on the first conductive film;
A first mask layer on the first semiconductor layer and the second semiconductor on the first conductive film and the second conductive film using an exposure mask that transmits light with a plurality of intensities Forming a second mask layer on the layer;
The first conductive layer and the second conductive layer are etched using the first mask layer and the second mask layer, and the first gate electrode layer and the second second conductive layer are etched by the first mask layer. Forming a third gate electrode layer and a fourth gate electrode layer from the gate electrode layer and the second mask layer;
The first semiconductor layer using the first gate electrode layer and the second gate electrode layer as a mask, and the second semiconductor layer using the third gate electrode layer and the fourth gate electrode layer as a mask. In addition, an impurity element imparting one conductivity type is added, a first low-concentration impurity region overlapping the first high-concentration impurity region and the first gate electrode layer in the first semiconductor layer, and a second Forming a second high-concentration impurity region and a second low-concentration impurity region overlapping with the third gate electrode layer in the semiconductor layer;
Forming a third mask layer on the second semiconductor layer, the third gate electrode layer, and the fourth gate electrode layer;
Using the third mask layer and the second gate electrode layer as a mask, a region overlapping with the first low-concentration impurity region in the first gate electrode layer is removed. Method.
第1の半導体層及び第2の半導体層を形成し、
前記第1の半導体層及び前記第2の半導体層上にゲート絶縁層を形成し、
前記ゲート絶縁層上に第1の導電膜を形成し、
前記第1の導電膜上に第2の導電膜を形成し、
光強度低減機能を有する露光マスクを用いて、前記第1の導電膜及び前記第2の導電膜上における、前記第1の半導体層上に第1のマスク層と、前記第2の半導体層上に第2のマスク層とを形成し、
前記第1のマスク層及び前記第2のマスク層を用いて前記第1の導電膜及び前記第2の導電膜をエッチングし、前記第1のマスク層により第1のゲート電極層及び第2のゲート電極層と、前記第2のマスク層により第3のゲート電極層及び第4のゲート電極層とを形成し、
前記第1のゲート電極層及び前記第2のゲート電極層をマスクとして前記第1の半導体層に、前記第3のゲート電極層及び前記第4のゲート電極層をマスクとして前記第2の半導体層に、一導電型を付与する不純物元素を添加し、第1の半導体層に第1の高濃度不純物領域及び前記第1のゲート電極層と重畳する第1の低濃度不純物領域と、第2の半導体層に第2の高濃度不純物領域及び前記第3のゲート電極層と重畳する第2の低濃度不純物領域とを形成し、
前記第2の半導体層、前記第3のゲート電極層及び前記第4のゲート電極層上に第3のマスク層を形成し、
前記第3のマスク層及び前記第2のゲート電極層をマスクとして、前記第1のゲート電極層における前記第1の低濃度不純物領域と重畳する領域を除去することを特徴とする半導体装置の作製方法。
Forming a first semiconductor layer and a second semiconductor layer;
Forming a gate insulating layer on the first semiconductor layer and the second semiconductor layer;
Forming a first conductive film on the gate insulating layer;
Forming a second conductive film on the first conductive film;
A first mask layer on the first semiconductor layer and the second semiconductor layer on the first conductive film and the second conductive film using an exposure mask having a light intensity reduction function And forming a second mask layer on
The first conductive layer and the second conductive layer are etched using the first mask layer and the second mask layer, and the first gate electrode layer and the second second conductive layer are etched by the first mask layer. Forming a third gate electrode layer and a fourth gate electrode layer from the gate electrode layer and the second mask layer;
The first semiconductor layer using the first gate electrode layer and the second gate electrode layer as a mask, and the second semiconductor layer using the third gate electrode layer and the fourth gate electrode layer as a mask. In addition, an impurity element imparting one conductivity type is added, a first low-concentration impurity region overlapping the first high-concentration impurity region and the first gate electrode layer in the first semiconductor layer, and a second Forming a second high-concentration impurity region and a second low-concentration impurity region overlapping with the third gate electrode layer in the semiconductor layer;
Forming a third mask layer on the second semiconductor layer, the third gate electrode layer, and the fourth gate electrode layer;
Using the third mask layer and the second gate electrode layer as a mask, a region overlapping with the first low-concentration impurity region in the first gate electrode layer is removed. Method.
請求項1又は請求項2において、前記一導電型を付与する不純物元素はn型を付与する不純物元素を用いることを特徴とする半導体装置の作製方法。     3. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the impurity element imparting one conductivity type is an impurity element imparting n-type conductivity. 請求項1又は請求項2において、前記一導電型を付与する不純物元素はp型を付与する不純物元素を用いることを特徴とする半導体装置の作製方法。     3. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the impurity element imparting one conductivity type is an impurity element imparting p-type conductivity. 第1の半導体層、第2の半導体層及び第3の半導体層を形成し、
前記第1の半導体層、前記第2の半導体層及び第3の半導体層上にゲート絶縁層を形成し、
前記ゲート絶縁層上に第1の導電膜を形成し、
前記第1の導電膜上に第2の導電膜を形成し、
複数の強度で光が透過する露光マスクを用いて、前記第1の導電膜及び前記第2の導電膜上において、前記第1の半導体層上に第1のマスク層と、前記第2の半導体層上に第2のマスク層とを形成し、前記第3の半導体層上に第3のマスク層を形成し、
前記第1のマスク層、前記第2のマスク層及び前記第3のマスク層を用いて前記第1の導電膜及び前記第2の導電膜をエッチングし、前記第1のマスク層により第1のゲート電極層及び第2のゲート電極層と、前記第2のマスク層により第3のゲート電極層及び第4のゲート電極層と、前記第3のマスク層により第5のゲート電極層及び第6のゲート電極層とを形成し、
前記第3の半導体層、前記第5のゲート電極層及び前記第6のゲート電極層上に第4のマスク層を形成し、
前記第4のマスク層と、前記第1のゲート電極層及び前記第2のゲート電極層とをマスクとして前記第1の半導体層に、前記第3のゲート電極層及び前記第4のゲート電極層とをマスクとして前記第2の半導体層に、n型を付与する不純物元素を添加し、前記第1の半導体層に第1のn型高濃度不純物領域及び前記第1のゲート電極層と重畳する第1のn型低濃度不純物領域と、前記第2の半導体層に第2のn型高濃度不純物領域及び前記第3のゲート電極層と重畳する第2のn型低濃度不純物領域とを形成し、
前記第1の半導体層、前記第2の半導体層、前記第1のゲート電極層、前記第2のゲート電極層、前記第3のゲート電極層及び前記第4のゲート電極層上に第5のマスク層を形成し、
前記第5のマスク層、前記第5のゲート電極層及び前記第6のゲート電極層をマスクとして前記第3の半導体層に、p型を付与する不純物元素を添加し、前記第3の半導体層にp型不純物領域を形成し、
前記第2の半導体層、前記第3のゲート電極層及び前記第4のゲート電極層上に第6のマスク層を形成し、
前記第6のマスク層及び前記第2のゲート電極層をマスクとして、前記第1のゲート電極層における前記第1の低濃度不純物領域と重畳する領域を除去することを特徴とする半導体装置の作製方法。
Forming a first semiconductor layer, a second semiconductor layer, and a third semiconductor layer;
Forming a gate insulating layer on the first semiconductor layer, the second semiconductor layer, and the third semiconductor layer;
Forming a first conductive film on the gate insulating layer;
Forming a second conductive film on the first conductive film;
A first mask layer on the first semiconductor layer and the second semiconductor on the first conductive film and the second conductive film using an exposure mask that transmits light with a plurality of intensities. Forming a second mask layer on the layer, forming a third mask layer on the third semiconductor layer,
The first conductive layer and the second conductive layer are etched using the first mask layer, the second mask layer, and the third mask layer, and the first mask layer is used to etch the first conductive layer. A gate electrode layer and a second gate electrode layer; a third gate electrode layer and a fourth gate electrode layer by the second mask layer; and a fifth gate electrode layer and a sixth gate electrode by the third mask layer. Forming a gate electrode layer of
Forming a fourth mask layer on the third semiconductor layer, the fifth gate electrode layer, and the sixth gate electrode layer;
The third gate electrode layer and the fourth gate electrode layer are formed on the first semiconductor layer by using the fourth mask layer, the first gate electrode layer, and the second gate electrode layer as a mask. Is used as a mask, an impurity element imparting n-type conductivity is added to the second semiconductor layer, and the first n-type high concentration impurity region and the first gate electrode layer are overlapped with the first semiconductor layer. Forming a first n-type low concentration impurity region and a second n-type low concentration impurity region overlapping the second n-type high concentration impurity region and the third gate electrode layer in the second semiconductor layer; And
A fifth layer is formed on the first semiconductor layer, the second semiconductor layer, the first gate electrode layer, the second gate electrode layer, the third gate electrode layer, and the fourth gate electrode layer. Forming a mask layer,
An impurity element imparting p-type conductivity is added to the third semiconductor layer using the fifth mask layer, the fifth gate electrode layer, and the sixth gate electrode layer as a mask, and the third semiconductor layer Forming a p-type impurity region in
Forming a sixth mask layer on the second semiconductor layer, the third gate electrode layer, and the fourth gate electrode layer;
Using the sixth mask layer and the second gate electrode layer as a mask, a region overlapping with the first low-concentration impurity region in the first gate electrode layer is removed. Method.
請求項5において、前記第3のマスク層を、複数の強度で光が透過する露光マスクを用いて形成することを特徴とする半導体装置の作製方法。     6. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 5, wherein the third mask layer is formed using an exposure mask which transmits light with a plurality of intensities. 第1の半導体層、第2の半導体層及び第3の半導体層を形成し、
前記第1の半導体層、前記第2の半導体層及び第3の半導体層上にゲート絶縁層を形成し、
前記ゲート絶縁層上に第1の導電膜を形成し、
前記第1の導電膜上に第2の導電膜を形成し、
光強度低減機能を有する露光マスクを用いて、前記第1の導電膜及び前記第2の導電膜上において、前記第1の半導体層上に第1のマスク層と、前記第2の半導体層上に第2のマスク層とを形成し、前記第3の半導体層上に第3のマスク層を形成し、
前記第1のマスク層、前記第2のマスク層及び前記第3のマスク層を用いて前記第1の導電膜及び前記第2の導電膜をエッチングし、前記第1のマスク層により第1のゲート電極層及び第2のゲート電極層と、前記第2のマスク層により第3のゲート電極層及び第4のゲート電極層と、前記第3のマスク層により第5のゲート電極層及び第6のゲート電極層とを形成し、
前記第3の半導体層、前記第5のゲート電極層及び前記第6のゲート電極層上に第4のマスク層を形成し、
前記第4のマスク層と、前記第1のゲート電極層及び前記第2のゲート電極層とをマスクとして前記第1の半導体層に、前記第3のゲート電極層及び前記第4のゲート電極層とをマスクとして前記第2の半導体層に、n型を付与する不純物元素を添加し、前記第1の半導体層に第1のn型高濃度不純物領域及び前記第1のゲート電極層と重畳する第1のn型低濃度不純物領域と、前記第2の半導体層に第2のn型高濃度不純物領域及び前記第3のゲート電極層と重畳する第2のn型低濃度不純物領域とを形成し、
前記第1の半導体層、前記第2の半導体層、前記第1のゲート電極層、前記第2のゲート電極層、前記第3のゲート電極層及び前記第4のゲート電極層上に第5のマスク層を形成し、
前記第5のマスク層、前記第5のゲート電極層及び前記第6のゲート電極層をマスクとして前記第3の半導体層に、p型を付与する不純物元素を添加し、前記第3の半導体層にp型不純物領域を形成し、
前記第2の半導体層、前記第3のゲート電極層及び前記第4のゲート電極層上に第6のマスク層を形成し、
前記第6のマスク層及び前記第2のゲート電極層をマスクとして、前記第1のゲート電極層における前記第1の低濃度不純物領域と重畳する領域を除去することを特徴とする半導体装置の作製方法。
Forming a first semiconductor layer, a second semiconductor layer, and a third semiconductor layer;
Forming a gate insulating layer on the first semiconductor layer, the second semiconductor layer, and the third semiconductor layer;
Forming a first conductive film on the gate insulating layer;
Forming a second conductive film on the first conductive film;
On the first conductive film and the second conductive film, using the exposure mask having a light intensity reducing function, the first mask layer on the first semiconductor layer and the second semiconductor layer And forming a second mask layer on the third semiconductor layer, and forming a third mask layer on the third semiconductor layer,
The first conductive layer and the second conductive layer are etched using the first mask layer, the second mask layer, and the third mask layer, and the first mask layer is used to etch the first conductive layer. A gate electrode layer and a second gate electrode layer; a third gate electrode layer and a fourth gate electrode layer by the second mask layer; and a fifth gate electrode layer and a sixth gate electrode by the third mask layer. Forming a gate electrode layer of
Forming a fourth mask layer on the third semiconductor layer, the fifth gate electrode layer, and the sixth gate electrode layer;
The third gate electrode layer and the fourth gate electrode layer are formed on the first semiconductor layer by using the fourth mask layer, the first gate electrode layer, and the second gate electrode layer as a mask. Is used as a mask, an impurity element imparting n-type conductivity is added to the second semiconductor layer, and the first n-type high concentration impurity region and the first gate electrode layer are overlapped with the first semiconductor layer. Forming a first n-type low concentration impurity region and a second n-type low concentration impurity region overlapping the second n-type high concentration impurity region and the third gate electrode layer in the second semiconductor layer; And
A fifth layer is formed on the first semiconductor layer, the second semiconductor layer, the first gate electrode layer, the second gate electrode layer, the third gate electrode layer, and the fourth gate electrode layer. Forming a mask layer,
An impurity element imparting p-type conductivity is added to the third semiconductor layer using the fifth mask layer, the fifth gate electrode layer, and the sixth gate electrode layer as a mask, and the third semiconductor layer Forming a p-type impurity region in
Forming a sixth mask layer on the second semiconductor layer, the third gate electrode layer, and the fourth gate electrode layer;
Using the sixth mask layer and the second gate electrode layer as a mask, a region overlapping with the first low-concentration impurity region in the first gate electrode layer is removed. Method.
請求項7において、前記第3のマスク層を、光強度低減機能を有する露光マスクを用いて形成することを特徴とする半導体装置の作製方法。     8. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 7, wherein the third mask layer is formed using an exposure mask having a light intensity reduction function. 請求項5乃至8のいずれか一項において、前記p型不純物領域として高濃度p型不純物領域及び低濃度p型不純物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。     9. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 5, wherein a high-concentration p-type impurity region and a low-concentration p-type impurity region are formed as the p-type impurity region. 請求項5乃至9のいずれか一項において、前記第5のゲート電極層の上端部と前記第6のゲート電極層の下端部とは一致することを特徴とする半導体装置の作製方法。     10. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 5, wherein an upper end portion of the fifth gate electrode layer and a lower end portion of the sixth gate electrode layer coincide with each other. 請求項9において、前記低濃度p型不純物領域は前記第3の半導体層に前記第5のゲート電極層に重畳して形成することを特徴とする半導体装置の作製方法。     10. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 9, wherein the low-concentration p-type impurity region is formed in the third semiconductor layer so as to overlap with the fifth gate electrode layer. 請求項1乃至11のいずれか一項において、前記露光マスクは、通過する光の強度を低減する半透過膜を用いることを特徴とする半導体装置の作製方法。     12. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the exposure mask uses a semi-transmissive film that reduces the intensity of light passing therethrough. 請求項1乃至11のいずれか一項において、前記露光マスクは、露光装置の解像度以下の幅の開口及び非開口部を有する回折格子パターンを用いることを特徴とする半導体装置の作製方法。     12. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the exposure mask uses a diffraction grating pattern having an opening and a non-opening portion having a width equal to or less than a resolution of an exposure apparatus.
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