JP2011187871A - Semiconductor device and method of manufacturing the same, light emitting device, and electronic apparatus - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor device which, even if source and drain electrodes and an impurity layer are out of alignment with a channel protection layer, suppresses a variation in on-current characteristic, to provide a manufacturing method thereof, and also to provide a light emitting device having a good image quality that improves an yield of a product, and an electronic apparatus with the light emitting device mounted thereon. <P>SOLUTION: The semiconductor device includes: the channel protection layer 15 provided on a semiconductor layer 14 of a thin-film transistor TFT; and a carbon insulation film 16 provided between the source and drain electrodes 18 and an impurity semiconductor layer 17. The semiconductor layer 14 is formed of microcrystalline silicon crystallized by, for example, laser annealing process of amorphous silicon. The carbon insulation film 16 is a photothermal conversion layer applied in the laser annealing process, and is a left-over part of the photothermal conversion layer. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、半導体装置及びその製造方法、発光装置並びに電子機器に関し、特に、逆スタガ構造(ボトムゲート型)の薄膜トランジスタを、絶縁性の基板上に備えた半導体装置及びその製造方法、並びに、該半導体装置を適用した発光装置、該発光装置を実装した電子機器に関する。   The present invention relates to a semiconductor device, a manufacturing method thereof, a light emitting device, and an electronic device, and more particularly, a semiconductor device provided with an inverted staggered structure (bottom gate type) thin film transistor over an insulating substrate, a manufacturing method thereof, The present invention relates to a light-emitting device to which a semiconductor device is applied and an electronic device in which the light-emitting device is mounted.

近年、携帯電話やデジタルカメラ等の携帯機器をはじめ、テレビジョンやパーソナルコンピュータ等の電子機器のディスプレイやモニタとして、液晶表示装置や有機エレクトロルミネッセンスディスプレイ、プラズマディスプレイ等の薄型ディスプレイが多用されている。そして、このような薄型ディスプレイの表示パネルや駆動ドライバにおいては、一般に、ガラス等の絶縁性の基板上に、シリコン薄膜をチャネル層として用いた薄膜トランジスタ素子を備えたパネル構造が用いられている。   2. Description of the Related Art In recent years, thin displays such as liquid crystal display devices, organic electroluminescence displays, and plasma displays are widely used as displays and monitors for electronic devices such as mobile phones and digital cameras, as well as televisions and personal computers. In a display panel and a driver for such a thin display, a panel structure including a thin film transistor element using a silicon thin film as a channel layer on an insulating substrate such as glass is generally used.

周知のように、薄膜トランジスタ素子は、シリコン薄膜の固体構造に基づいて、非晶質(アモルファス)シリコン薄膜トランジスタと、結晶性シリコン薄膜トランジスタの2種類に大別することができる。   As is well known, thin film transistor elements can be broadly classified into two types, an amorphous silicon thin film transistor and a crystalline silicon thin film transistor, based on the solid structure of the silicon thin film.

非晶質シリコン薄膜トランジスタは、非晶質シリコン薄膜を低コストで大面積に均一に成膜することができ、また、近接素子間の性能のバラツキが少ないという特長を有している。しかしながら、非晶質シリコン薄膜トランジスタは、電子移動度が低いため(概ね0.5〜1cm2V-1s-1)、例えばこのような薄膜トランジスタ素子を表示装置に適用して、表示領域の画素と同時にドライバ等の回路を形成した場合、ドライバ回路として十分な性能を実現することができないという問題を有していた。また、非晶質シリコン薄膜トランジスタは、長期にわたって駆動させた場合、しきい値電圧(Vth)がシフトする(すなわち、ストレス耐性が低い)という欠点も有している。 Amorphous silicon thin film transistors are characterized in that an amorphous silicon thin film can be uniformly formed in a large area at a low cost, and there is little variation in performance between adjacent elements. However, since an amorphous silicon thin film transistor has a low electron mobility (approximately 0.5 to 1 cm 2 V −1 s −1 ), for example, such a thin film transistor element is applied to a display device, so When a circuit such as a driver is formed at the same time, there is a problem that sufficient performance as a driver circuit cannot be realized. In addition, the amorphous silicon thin film transistor also has a disadvantage that the threshold voltage (Vth) shifts (that is, stress resistance is low) when driven for a long period of time.

一方、結晶性シリコン薄膜トランジスタは、電子移動度が高く、経時的なしきい値電圧Vthのシフトも少ないので、上述したように、表示装置の画素と同時にドライバ回路を形成した場合であっても、ドライバ回路として十分な性能を実現することができるという特長を有している。特に、近年においては、非晶質、微結晶及び結晶質のシリコンが混在した状態の微結晶シリコン薄膜を半導体層として有する薄膜トランジスタ(微結晶シリコン薄膜トランジスタ又はマイクロクリスタルシリコン薄膜トランジスタ)が注目されている。   On the other hand, a crystalline silicon thin film transistor has a high electron mobility and a small shift of the threshold voltage Vth with time. Therefore, as described above, even when a driver circuit is formed simultaneously with a pixel of a display device, the driver It has a feature that it can realize sufficient performance as a circuit. In particular, in recent years, a thin film transistor (a microcrystalline silicon thin film transistor or a microcrystalline silicon thin film transistor) having a microcrystalline silicon thin film mixed with amorphous, microcrystalline, and crystalline silicon as a semiconductor layer has attracted attention.

微結晶シリコン薄膜トランジスタは、電子移動度が多結晶質(ポリクリスタル)シリコン薄膜トランジスタに比較して僅かに低いものの、非晶質シリコン薄膜トランジスタに比較して高く、かつ、しきい値電圧の変動も多結晶質シリコン薄膜トランジスタと同等程度に少なく、さらに、近接素子間の性能のバラツキも非晶質シリコン薄膜トランジスタと同等程度に少ないという、優れた特長を有している。このような微結晶シリコンは、一般に、結晶の粒径が数十nm〜数μmオーダーの範囲であって、かつ、結晶化したシリコン薄膜中に非晶質シリコンが概ね30%程度含まれている状態をいうと定義されている。   A microcrystalline silicon thin film transistor has a slightly lower electron mobility than a polycrystalline silicon thin film transistor, but is higher than an amorphous silicon thin film transistor and has a large threshold voltage variation. It has an excellent feature that it is as small as a high-quality silicon thin film transistor, and further, variation in performance between adjacent elements is as small as that of an amorphous silicon thin film transistor. Such microcrystalline silicon generally has a crystal grain size in the order of several tens of nm to several μm, and the crystallized silicon thin film contains approximately 30% of amorphous silicon. It is defined as a state.

このような微結晶シリコン薄膜トランジスタに用いるシリコン薄膜の形成方法としては、例えば特許文献1に記載されているように、非晶質のシリコン薄膜上に光熱変換層を形成した後、レーザー光を照射することで光熱変換層を加熱し、その熱で下層の非晶質シリコンをアニールして微結晶シリコンを形成する方法が提案されている。   As a method for forming a silicon thin film used for such a microcrystalline silicon thin film transistor, for example, as described in Patent Document 1, a photothermal conversion layer is formed on an amorphous silicon thin film and then irradiated with laser light. Thus, a method has been proposed in which the photothermal conversion layer is heated, and the amorphous silicon underneath is annealed with the heat to form microcrystalline silicon.

特開2007−5508号公報JP 2007-5508 A

上述した微結晶シリコン薄膜の形成方法を適用した薄膜トランジスタにおいては、次のような問題点を有していた。表示パネルや駆動ドライバに適用される薄膜トランジスタとしては、種々の素子構造が知られているが、一般に、上述した特許文献1等にも開示されている逆スタガ構造の薄膜トランジスタが多用されている。このような薄膜トランジスタにおいて、ソース、ドレイン電極をパターニングする際に、チャネル層となる半導体層を被覆保護するチャネル保護層を備えたチャネルストッパー型の素子構造を適用した場合、チャネル保護層に対するソース、ドレイン電極及び不純物層(ドープ層)のアライメントずれが生じる場合がある。このようなアライメントずれが、基板面内に配列された薄膜トランジスタ間でばらつくと、オン電流特性のばらつきが大きくなるという問題を有している。そのため、このような薄膜トランジスタを、上述した薄型ディスプレイの表示パネルや駆動ドライバのスイッチング素子や駆動素子として適用した場合、製品歩留まりの低下や、表示画質の劣化を招くという問題を有している。なお、従来技術に係る製造方法の問題点については、後述する実施形態において詳しく説明する。   The thin film transistor to which the above-described microcrystalline silicon thin film forming method is applied has the following problems. Various thin film transistor structures are known as thin film transistors applied to display panels and driver drivers. In general, thin film transistors having an inverted stagger structure disclosed in Patent Document 1 and the like described above are often used. In such a thin film transistor, when a channel stopper type device structure having a channel protective layer that covers and protects a semiconductor layer serving as a channel layer is applied when patterning the source and drain electrodes, the source and drain with respect to the channel protective layer are applied. There may be a misalignment between the electrode and the impurity layer (dope layer). When such misalignment varies between thin film transistors arranged in the substrate surface, there is a problem that variation in on-current characteristics increases. For this reason, when such a thin film transistor is applied as a display panel of the above-described thin display, a switching element or a driving element of a driving driver, there is a problem in that the product yield is reduced and the display image quality is deteriorated. In addition, the problem of the manufacturing method which concerns on a prior art is demonstrated in detail in embodiment mentioned later.

そこで、本発明は、上述した問題点に鑑み、チャネル保護層に対するソース、ドレイン電極及び不純物層(ドープ層)のアライメントずれが生じた場合であっても、基板面内に配列された薄膜トランジスタのオン電流特性のばらつきを抑制することができる半導体装置及びその製造方法を提供することを目的とする。また、本発明は、製品の歩留まりを向上させることができるとともに、良好な画質を有する発光装置、並びに、該発光装置を実装した電子機器を提供することを目的とする。   Therefore, in view of the above-described problems, the present invention turns on the thin film transistors arranged in the substrate plane even when the alignment of the source, drain electrodes and impurity layers (doped layers) with respect to the channel protective layer occurs. It is an object of the present invention to provide a semiconductor device and a manufacturing method thereof that can suppress variations in current characteristics. It is another object of the present invention to provide a light emitting device that can improve the yield of products and has good image quality, and an electronic device in which the light emitting device is mounted.

請求項1記載の発明に係る半導体装置は、基板上に、少なくとも、ゲート電極と、ゲート絶縁膜を介して前記ゲート電極に対向する半導体層と、前記半導体層に形成されるチャネル領域を保護するチャネル保護層と、前記チャネル保護層を挟んで対向するソース電極及びドレイン電極と、前記ソース電極及び前記ドレイン電極と、前記チャネル保護層との間に設けられた、前記半導体層の膜質を変化させるための光熱変換層と、を有することを特徴とする。   The semiconductor device according to claim 1 protects at least a gate electrode, a semiconductor layer facing the gate electrode through a gate insulating film, and a channel region formed in the semiconductor layer on the substrate. The film quality of the semiconductor layer provided between the channel protective layer, the source and drain electrodes facing each other with the channel protective layer interposed therebetween, the source electrode and the drain electrode, and the channel protective layer is changed. And a light-to-heat conversion layer.

請求項2記載の発明は、請求項1記載の半導体装置において、前記光熱変換層は、ダイヤモンドライクカーボンからなる絶縁膜であることを特徴とする。
請求項3記載の発明は、請求項1又は2記載の半導体装置において、前記半導体層は、微結晶シリコンにより形成されていることを特徴とする。
請求項4記載の発明は、請求項1乃至3のいずれかに記載の半導体装置において、前記半導体装置は、逆スタガ構造の薄膜トランジスタであることを特徴とする。
According to a second aspect of the present invention, in the semiconductor device according to the first aspect, the photothermal conversion layer is an insulating film made of diamond-like carbon.
According to a third aspect of the present invention, in the semiconductor device according to the first or second aspect, the semiconductor layer is formed of microcrystalline silicon.
According to a fourth aspect of the present invention, in the semiconductor device according to any one of the first to third aspects, the semiconductor device is a thin film transistor having an inverted staggered structure.

請求項5記載の発明に係る半導体装置の製造方法は、基板上に形成された第1の膜質からなる半導体層上にチャネル保護膜となる絶縁膜、及び、光熱変換層を順次積層して形成する工程と、前記光熱変換層にレーザー光を照射して、前記半導体層の前記第1の膜質を第2の膜質に変化させる工程と、前記光熱変換層及び前記絶縁膜を同一の平面形状に順次パターニングして、前記チャネル保護膜と当該チャネル保護膜上に積層された前記光熱変換層とを形成する工程と、不純物半導体層を前記チャネル保護膜及び前記光熱変換層を覆うように形成する工程と、前記不純物半導体層をパターニングして、該不純物半導体層を、前記チャネル保護膜を挟んで対向し、前記チャネル保護膜の両端部上に延在するように形成する工程と、前記チャネル保護膜上の前記不純物半導体層間に露出する前記光熱変換層をエッチングして、前記不純物半導体層と前記チャネル保護膜との間に、前記光熱変換層の一部を残す工程と、前記不純物半導体層を覆うように形成した金属層を前記不純物半導体層上に延在するようにパターニングして、ソース電極及びドレイン電極を形成する工程と、を含むことを特徴とする。   According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a method for manufacturing a semiconductor device, comprising: sequentially forming an insulating film serving as a channel protective film and a photothermal conversion layer on a semiconductor layer having a first film quality formed on a substrate; A step of irradiating the light-to-heat conversion layer with laser light to change the first film quality of the semiconductor layer to a second film quality, and the light-to-heat conversion layer and the insulating film in the same planar shape A step of sequentially patterning to form the channel protective film and the photothermal conversion layer stacked on the channel protective film, and a step of forming an impurity semiconductor layer so as to cover the channel protective film and the photothermal conversion layer Patterning the impurity semiconductor layer, forming the impurity semiconductor layer so as to face each other with the channel protective film interposed therebetween and to extend on both ends of the channel protective film, and the channel Etching the photothermal conversion layer exposed between the impurity semiconductor layers on the protective film to leave a part of the photothermal conversion layer between the impurity semiconductor layer and the channel protective film; and the impurity semiconductor layer Forming a source electrode and a drain electrode by patterning a metal layer formed so as to cover the impurity semiconductor layer so as to extend over the impurity semiconductor layer.

請求項6記載の発明は、請求項5記載の半導体装置の製造方法において、前記第1の膜質からなる前記半導体層は、非晶質シリコンからなり、前記第2の膜質からなる前記半導体層は、微結晶シリコンからなることを特徴とする。
請求項7記載の発明は、請求項5又は6記載の半導体装置の製造方法において、前記光熱変換層は、ダイヤモンドライクカーボンからなる絶縁膜であることを特徴とする。
請求項8記載の発明は、請求項5乃至7のいずれかに記載の半導体装置の製造方法において、前記不純物半導体層をパターニングする工程は、該不純物半導体層をパターニングした後、前記第2の膜質からなる前記半導体層を連続してパターニングする工程を含むことを特徴とする。
請求項9記載の発明は、請求項8記載の半導体装置の製造方法において、前記パターニングされた半導体層の側壁部を酸素プラズマ処理により端面酸化する工程を含み、前記不純物半導体層間に露出する前記光熱変換層をエッチングする工程は、前記端面酸化を行う工程に含まれ、前記酸素プラズマ処理により、前記半導体層の側壁部を端面酸化する際に、前記不純物半導体層間に露出する前記光熱変換層もエッチングされることを特徴とする。
According to a sixth aspect of the present invention, in the method of manufacturing a semiconductor device according to the fifth aspect, the semiconductor layer made of the first film quality is made of amorphous silicon, and the semiconductor layer made of the second film quality is It is characterized by comprising microcrystalline silicon.
A seventh aspect of the present invention is the method of manufacturing a semiconductor device according to the fifth or sixth aspect, wherein the photothermal conversion layer is an insulating film made of diamond-like carbon.
According to an eighth aspect of the present invention, in the method of manufacturing a semiconductor device according to any one of the fifth to seventh aspects, the step of patterning the impurity semiconductor layer includes the step of patterning the impurity semiconductor layer and then the second film quality. A step of continuously patterning the semiconductor layer.
According to a ninth aspect of the present invention, in the method of manufacturing a semiconductor device according to the eighth aspect, the photothermal heat exposed between the impurity semiconductor layers includes a step of subjecting the side wall portion of the patterned semiconductor layer to end face oxidation by oxygen plasma treatment. The step of etching the conversion layer is included in the step of performing the end face oxidation, and the photothermal conversion layer exposed between the impurity semiconductor layers is also etched when the side wall portion of the semiconductor layer is end face oxidized by the oxygen plasma treatment. It is characterized by being.

請求項10記載の発明に係る発光装置は、発光素子と、該発光素子を駆動するための発光駆動回路とを有する複数の画素が、基板上に配列された発光パネルと、前記発光パネルに配列された前記画素を選択状態に設定するための選択信号を出力する選択駆動回路と、前記選択状態に設定された前記画素に、階調信号を供給する信号駆動回路と、を備え、前記画素の前記発光駆動回路、又は、前記選択駆動回路及び前記信号駆動回路を構成するスイッチング素子又は駆動素子は、前記基板上に、少なくとも、ゲート電極と、ゲート絶縁膜を介して前記ゲート電極に対向する半導体層と、前記半導体層に形成されるチャネル領域を保護するチャネル保護層と、前記チャネル保護層を挟んで対向するソース電極及びドレイン電極と、前記ソース電極及び前記ドレイン電極と、前記チャネル保護層との間に設けられた、前記半導体層の膜質を変化させるための光熱変換層と、を有することを特徴とする。   A light-emitting device according to claim 10 is a light-emitting panel in which a plurality of pixels each having a light-emitting element and a light-emission driving circuit for driving the light-emitting element are arranged on a substrate, and the light-emitting panel is arranged in the light-emitting panel. A selection drive circuit for outputting a selection signal for setting the selected pixel to a selected state, and a signal drive circuit for supplying a grayscale signal to the pixel set to the selected state. The light emitting driving circuit, or the switching element or driving element constituting the selection driving circuit and the signal driving circuit is a semiconductor facing the gate electrode on the substrate through at least a gate electrode and a gate insulating film A channel protective layer that protects a channel region formed in the semiconductor layer, a source electrode and a drain electrode that face each other with the channel protective layer interposed therebetween, and the source electrode And fine the drain electrode, it is provided between the channel protective layer, and having a photothermal conversion layer for changing the film quality of the semiconductor layer.

請求項11記載の発明は、請求項10記載の発光装置において、前記光熱変換層は、ダイヤモンドライクカーボンからなる絶縁膜であることを特徴とする。
請求項12記載の発明は、請求項10又は11記載の発光装置において、前記半導体層は、微結晶シリコンにより形成されていることを特徴とする。
請求項13記載の発明に係る電子機器は、請求項10乃至12のいずれかに記載の発光装置が実装されてなることを特徴とする。
According to an eleventh aspect of the present invention, in the light emitting device according to the tenth aspect, the photothermal conversion layer is an insulating film made of diamond-like carbon.
A twelfth aspect of the present invention is the light emitting device according to the tenth or eleventh aspect, wherein the semiconductor layer is made of microcrystalline silicon.
An electronic apparatus according to a thirteenth aspect of the invention is characterized in that the light emitting device according to any one of the tenth to twelfth aspects is mounted.

本発明によれば、チャネル保護層に対するソース、ドレイン電極及び不純物層(ドープ層)のアライメントずれが生じた場合であっても、基板面内に配列された薄膜トランジスタのオン電流特性のばらつきを抑制することができる。また、本発明によれば、製品の歩留まりを向上させることができるとともに、良好な画質のディスプレイを実現することができる。   According to the present invention, even when the source, drain electrode, and impurity layer (dope layer) are misaligned with respect to the channel protective layer, variations in on-current characteristics of thin film transistors arranged in the substrate plane are suppressed. be able to. Further, according to the present invention, the yield of products can be improved and a display with good image quality can be realized.

本発明に係る半導体装置の一実施形態を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows one Embodiment of the semiconductor device which concerns on this invention. 一実施形態に係る半導体装置の製造方法を示すプロセスフローである。It is a process flow which shows the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on one Embodiment. 一実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す概略工程断面図(その1)である。It is a schematic process sectional drawing (the 1) which shows the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on one Embodiment. 一実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す概略工程断面図(その2)である。It is a schematic process sectional drawing (the 2) which shows the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on one Embodiment. 比較例となる半導体装置の一例を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows an example of the semiconductor device used as a comparative example. 比較例となる半導体装置の製造方法の一例を示すプロセスフローである。It is a process flow which shows an example of the manufacturing method of the semiconductor device used as a comparative example. 比較例となる半導体装置の製造方法を示す概略工程断面図(その1)である。It is schematic process sectional drawing (the 1) which shows the manufacturing method of the semiconductor device used as a comparative example. 比較例となる半導体装置の製造方法を示す概略工程断面図(その2)である。It is schematic process sectional drawing (the 2) which shows the manufacturing method of the semiconductor device used as a comparative example. 本発明に係る半導体装置が適用される表示装置の第1の構成例を示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows the 1st structural example of the display apparatus with which the semiconductor device which concerns on this invention is applied. 本発明に係る半導体装置が適用される表示装置の第2の構成例を示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows the 2nd structural example of the display apparatus with which the semiconductor device which concerns on this invention is applied. 本発明に係る発光装置を適用したデジタルカメラの構成例を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the structural example of the digital camera to which the light-emitting device which concerns on this invention is applied. 本発明に係る発光装置を適用した薄型テレビジョンの構成例を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the structural example of the thin-type television to which the light-emitting device based on this invention is applied. 本発明に係る発光装置を適用したモバイル型のパーソナルコンピュータの構成例を示す斜視図である。1 is a perspective view illustrating a configuration example of a mobile personal computer to which a light emitting device according to the present invention is applied. 本発明に係る発光装置を適用した携帯電話の構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of the mobile telephone to which the light-emitting device which concerns on this invention is applied.

以下、本発明に係る半導体装置及びその製造方法、発光装置並びに電子機器について、実施の形態を示して詳しく説明する。
<半導体装置>
図1は、本発明に係る半導体装置の一実施形態を示す概略断面図である。ここで、図1では、説明の簡略化のため、基板上に薄膜トランジスタを1個だけ設けた構成を示す。
Hereinafter, a semiconductor device, a manufacturing method thereof, a light emitting device, and an electronic device according to the present invention will be described in detail with reference to embodiments.
<Semiconductor device>
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing an embodiment of a semiconductor device according to the present invention. Here, FIG. 1 shows a configuration in which only one thin film transistor is provided over a substrate for the sake of simplicity.

本発明の一実施形態に係る半導体装置は、図1に示すように、例えばガラスやプラスチック等の絶縁性の基板11の一面(図面上面)側に、チャネルストッパー型の素子構造を有する逆スタガ構造の薄膜トランジスタTFTが設けられている。   As shown in FIG. 1, a semiconductor device according to an embodiment of the present invention has an inverted stagger structure having a channel stopper type element structure on one surface (upper surface in the drawing) side of an insulating substrate 11 such as glass or plastic. The thin film transistor TFT is provided.

具体的には、本実施形態に係る薄膜トランジスタTFTは、図1に示すように、ゲート電極13と、ゲート絶縁膜12と、半導体層14と、チャネル保護層15と、カーボン絶縁膜(ダイヤモンドライクカーボン(DLC)薄膜;光熱変換層)16と、不純物半導体層(高ドープ半導体層)17と、ソース電極及びドレイン電極(以下、「ソース、ドレイン電極」と総称する)18と、保護絶縁膜(オーバーコート絶縁膜)19と、を有している。   Specifically, as shown in FIG. 1, the thin film transistor TFT according to this embodiment includes a gate electrode 13, a gate insulating film 12, a semiconductor layer 14, a channel protective layer 15, a carbon insulating film (diamond-like carbon). (DLC) thin film; photothermal conversion layer) 16, impurity semiconductor layer (highly doped semiconductor layer) 17, source and drain electrodes (hereinafter collectively referred to as “source and drain electrodes”) 18, protective insulating film (over Coating insulating film) 19.

ゲート電極13は、絶縁性の基板11の一面側に設けられ、ゲート絶縁膜12に被覆されている。半導体層14は、ゲート絶縁膜12を介して、ゲート電極13に対応する領域に設けられている。本実施形態においては、半導体層14は、微結晶(マイクロクリスタル)シリコンにより形成されている。チャネル保護層15は、チャネル領域が形成される半導体層14上に設けられている。ソース、ドレイン電極18は、チャネル保護層15を挟んで対向し、各々、チャネル保護層15の両端部上から半導体層14上に延在するように設けられている。チャネル保護層15及び半導体層14と、ソース、ドレイン電極18との間には、不純物半導体層17が設けられている。さらに、チャネル保護層15の両端部上には、チャネル保護層15と不純物半導体層17との間に、カーボン絶縁膜16が設けられている。   The gate electrode 13 is provided on one surface side of the insulating substrate 11 and is covered with the gate insulating film 12. The semiconductor layer 14 is provided in a region corresponding to the gate electrode 13 through the gate insulating film 12. In the present embodiment, the semiconductor layer 14 is formed of microcrystalline silicon. The channel protective layer 15 is provided on the semiconductor layer 14 where the channel region is formed. The source and drain electrodes 18 are opposed to each other with the channel protective layer 15 interposed therebetween, and are respectively provided so as to extend from both ends of the channel protective layer 15 onto the semiconductor layer 14. An impurity semiconductor layer 17 is provided between the channel protective layer 15 and the semiconductor layer 14 and the source and drain electrodes 18. Further, a carbon insulating film 16 is provided between the channel protective layer 15 and the impurity semiconductor layer 17 on both ends of the channel protective layer 15.

なお、図1においては、基板11上に設けられた薄膜トランジスタTFTが保護絶縁膜19に被覆保護された構成を示したが、実製品においては、ゲート電極13やソース、ドレイン電極18が、例えば保護絶縁膜19に設けられた端子穴(図示を省略)を介して、他の素子や配線に接続されている。また、図1に示した保護絶縁膜19に替えて、薄膜トランジスタTFT上に層間絶縁膜や平坦化膜等が形成され、これらに設けられた開口部を介して表示素子や上層の配線層等に接続された構成を有するものであってもよい。   Although FIG. 1 shows a configuration in which the thin film transistor TFT provided on the substrate 11 is covered and protected by the protective insulating film 19, in the actual product, for example, the gate electrode 13, the source, and the drain electrode 18 are protected. It is connected to other elements and wirings through terminal holes (not shown) provided in the insulating film 19. Further, in place of the protective insulating film 19 shown in FIG. 1, an interlayer insulating film, a planarizing film, or the like is formed on the thin film transistor TFT, and the display element, an upper wiring layer, or the like is formed through an opening provided in the insulating film. It may have a connected configuration.

上述したような構成を有する半導体装置において、特に本実施形態においては、薄膜トランジスタTFTの半導体層14上に設けられるチャネル保護層15と、ソース、ドレイン電極18及び不純物半導体層17との間に、カーボン絶縁膜16が設けられている。ここで、半導体層14は、例えば非晶質シリコンをレーザーアニール処理することにより結晶化された微結晶シリコンにより形成されている。カーボン絶縁膜16は、このレーザーアニール処理において適用される光熱変換層であり、当該光熱変換層の一部を残したものであることを特徴としている。   In the semiconductor device having the above-described configuration, particularly in the present embodiment, carbon is interposed between the channel protective layer 15 provided on the semiconductor layer 14 of the thin film transistor TFT and the source / drain electrode 18 and the impurity semiconductor layer 17. An insulating film 16 is provided. Here, the semiconductor layer 14 is formed of, for example, microcrystalline silicon crystallized by performing laser annealing on amorphous silicon. The carbon insulating film 16 is a photothermal conversion layer applied in this laser annealing treatment, and is characterized by leaving a part of the photothermal conversion layer.

<半導体装置の製造方法>
次に、上述したような半導体装置の製造方法について、図面を参照して説明する。
図2は、本発明の一実施形態に係る半導体装置の製造方法を示すプロセスフローである。図3、図4は、一実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す概略工程断面図である。
<Method for Manufacturing Semiconductor Device>
Next, a method for manufacturing the semiconductor device as described above will be described with reference to the drawings.
FIG. 2 is a process flow showing a method for manufacturing a semiconductor device according to an embodiment of the present invention. 3 and 4 are schematic process cross-sectional views illustrating a method for manufacturing a semiconductor device according to an embodiment.

まず、図2に示すゲート電極形成工程S101においては、図3(a)示すように、ガラス等の絶縁性の基板11上に、例えば蒸着法やスパッタリング法等のPVD法(Physical Vapor Deposition:物理気相成長法)を用いて、ゲートメタル層を成膜する。その後、フォトリソグラフィ法を用いて、所望の平面パターンを有するレジストを形成し、ウェットエッチング法又はドライエッチング法を用いて、ゲートメタル層をパターニングして薄膜トランジスタTFTのゲート電極13を形成する。ここで、ゲート電極13となるゲートメタル層としては、例えばアルミニウム(Al)、チタン(Ti)、クロム(Cr)、ニッケル(Ni)、銅(Cu)、ニオブ(Nb)、モリブデン(Mo)、銀(Ag)、タンタル(Ta)、タングステン(W)等の金属単体、又は、これらの合金からなる金属材料、又は、これらのいずれか含む化合物材料を用いることができる。また、ゲート電極13は、例えば100nm(1000Å)程度の膜厚に形成される。   First, in the gate electrode formation step S101 shown in FIG. 2, as shown in FIG. 3A, a PVD method (Physical Vapor Deposition: physical) such as a vapor deposition method or a sputtering method is performed on an insulating substrate 11 such as glass. A gate metal layer is formed using a vapor deposition method. Thereafter, a resist having a desired planar pattern is formed by using a photolithography method, and the gate metal layer is patterned by using a wet etching method or a dry etching method to form the gate electrode 13 of the thin film transistor TFT. Here, as the gate metal layer to be the gate electrode 13, for example, aluminum (Al), titanium (Ti), chromium (Cr), nickel (Ni), copper (Cu), niobium (Nb), molybdenum (Mo), A metal simple substance such as silver (Ag), tantalum (Ta), tungsten (W) or the like, a metal material made of an alloy thereof, or a compound material containing any of these can be used. The gate electrode 13 is formed to a thickness of about 100 nm (1000 mm), for example.

次いで、ゲート絶縁膜成膜工程S102、アモルファスシリコン(a−Si)半導体層成膜工程S103及びチャネル保護絶縁膜成膜工程S104においては、図3(b)に示すように、ゲート電極13が形成された基板11上に、例えばプラズマCVD法(Plasma Enhanced chemical vapor deposition (PECVD);プラズマ化学気相成長法)を用いて、ゲート絶縁膜12、アモルファス(非晶質)シリコン半導体層14x及び絶縁層15xを連続的に成膜する。これにより、基板11上のゲート電極13は、ゲート絶縁膜12に被覆される。ここで、ゲート絶縁膜12としては、例えば窒化シリコン膜又は酸化シリコン膜を用い、例えば400nm(4000Å)程度の膜厚に形成される。また、アモルファスシリコン半導体層14xは、例えば50nm(500Å)程度の膜厚に形成され、また、絶縁層15xとしては、例えば窒化シリコン膜又は酸化シリコン膜を用い、例えば120nm(1200Å)程度の膜厚に形成される。   Next, in the gate insulating film forming step S102, the amorphous silicon (a-Si) semiconductor layer forming step S103, and the channel protective insulating film forming step S104, the gate electrode 13 is formed as shown in FIG. A gate insulating film 12, an amorphous silicon semiconductor layer 14x, and an insulating layer are formed on the substrate 11 using, for example, plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD). 15x is continuously formed. As a result, the gate electrode 13 on the substrate 11 is covered with the gate insulating film 12. Here, as the gate insulating film 12, for example, a silicon nitride film or a silicon oxide film is used, and the gate insulating film 12 is formed to a thickness of, for example, about 400 nm (4000 mm). The amorphous silicon semiconductor layer 14x is formed to a thickness of about 50 nm (500 mm), for example, and the insulating layer 15x is a silicon nitride film or a silicon oxide film, for example, about 120 nm (1200 mm). Formed.

次いで、カーボン絶縁膜形成工程S105においては、図3(c)に示すように、ゲート絶縁膜12、アモルファスシリコン半導体層14x及び絶縁層15xが順次成膜された基板11上に、光熱変換層としてカーボン絶縁膜(ダイヤモンドライクカーボン(DLC)薄膜)16xを成膜する。ここで、カーボン絶縁膜16xは、例えばCVD法を用いて成膜される。これにより、基板11上のアモルファスシリコン半導体層14xは、絶縁層15x及びカーボン絶縁膜16xに被覆される。ここで、カーボン絶縁膜16xは、例えば50〜400nm(500〜4000Å)程度の膜厚に形成される。   Next, in the carbon insulating film forming step S105, as shown in FIG. 3C, a photothermal conversion layer is formed on the substrate 11 on which the gate insulating film 12, the amorphous silicon semiconductor layer 14x, and the insulating layer 15x are sequentially formed. A carbon insulating film (diamond-like carbon (DLC) thin film) 16x is formed. Here, the carbon insulating film 16x is formed by using, for example, a CVD method. Thereby, the amorphous silicon semiconductor layer 14x on the substrate 11 is covered with the insulating layer 15x and the carbon insulating film 16x. Here, the carbon insulating film 16x is formed to a film thickness of, for example, about 50 to 400 nm (500 to 4000 mm).

次いで、レーザーアニール工程S106においては、図3(d)に示すように、基板11全域にレーザー光LSRを照射することにより、カーボン絶縁膜16xを1000℃以上に加熱して、カーボン絶縁膜16xの下層のアモルファスシリコン半導体層14xを熱アニール(レーザーアニール)する。これにより、アモルファスシリコン半導体層14xが結晶化して、微結晶シリコンからなる半導体層が形成される。   Next, in the laser annealing step S106, as shown in FIG. 3D, the carbon insulating film 16x is heated to 1000 ° C. or more by irradiating the entire region of the substrate 11 with the laser light LSR, thereby forming the carbon insulating film 16x. The lower amorphous silicon semiconductor layer 14x is subjected to thermal annealing (laser annealing). Thereby, the amorphous silicon semiconductor layer 14x is crystallized to form a semiconductor layer made of microcrystalline silicon.

ここで、レーザーアニールに用いるレーザー光源としては、例えば波長940nmの半導体レーザー装置を用いることができる。このようなレーザー装置において、約20Wの光出力のレーザー光LSRを連続発振させ、マイクロレンズアレイ等の均一照明光学系を通して所望のビーム形状に整形する。さらに、このビームを約22.5kW/cm2の光強度に集光し、基板11を例えば約25cm/sの一定速度で移動させつつ照射する。このように、所定の照射範囲を有するレーザー光BMを走査することにより、基板11全域にレーザー光LSRを照射して熱アニールを行う。 Here, as a laser light source used for laser annealing, for example, a semiconductor laser device having a wavelength of 940 nm can be used. In such a laser apparatus, a laser beam LSR having an optical output of about 20 W is continuously oscillated and shaped into a desired beam shape through a uniform illumination optical system such as a microlens array. Further, the beam is condensed to a light intensity of about 22.5 kW / cm 2 and irradiated while moving the substrate 11 at a constant speed of about 25 cm / s, for example. In this way, by scanning the laser beam BM having a predetermined irradiation range, the entire region of the substrate 11 is irradiated with the laser beam LSR to perform thermal annealing.

次いで、カーボン絶縁膜・チャネル保護絶縁膜パターニング工程S107においては、図3(e)に示すように、カーボン絶縁膜16x及び絶縁層15xを、フォトリソグラフィ法を用いてパターニングして、所望の平面形状を有するカーボン絶縁膜16及びチャネル保護層(エッチングストッパー層)15を形成する。具体的には、図示を省略したフォトレジストを、薄膜トランジスタTFT(半導体層14)のチャネル層となる領域であって、上記ゲート電極13の形成領域に対応する領域にのみ残るようにパターニングし、当該フォトレジストを用いて、まず、カーボン絶縁膜16xを例えば酸素プラズマでドライエッチングする。続いて、同じフォトレジストを用いて、カーボン絶縁膜16xがエッチングされることにより露出した絶縁層15xをドライエッチングする。これにより、アモルファスシリコン半導体層14x上に、チャネル保護層15及びカーボン絶縁膜16が同じ平面形状でパターニング形成される。   Next, in the carbon insulating film / channel protective insulating film patterning step S107, as shown in FIG. 3E, the carbon insulating film 16x and the insulating layer 15x are patterned using a photolithography method to obtain a desired planar shape. A carbon insulating film 16 and a channel protective layer (etching stopper layer) 15 are formed. Specifically, a photoresist (not shown) is patterned so as to remain only in a region that becomes a channel layer of the thin film transistor TFT (semiconductor layer 14) and that corresponds to the region where the gate electrode 13 is formed. First, using a photoresist, the carbon insulating film 16x is dry-etched with, for example, oxygen plasma. Subsequently, by using the same photoresist, the insulating layer 15x exposed by etching the carbon insulating film 16x is dry-etched. Thereby, the channel protective layer 15 and the carbon insulating film 16 are patterned and formed in the same planar shape on the amorphous silicon semiconductor layer 14x.

次いで、不純物半導体層成膜工程S108においては、チャネル保護層15及びカーボン絶縁膜16が形成された基板11上に、例えばプラズマCVD法を用いて、不純物半導体層17を基板11全域に成膜する。ここで、不純物半導体層17は、p型又はn型の不純物を混入させたシリコン層(p+-Si層又はn+-Si層)である。不純物半導体層17は、例えば25nm(250Å)程度の膜厚に形成される。 Next, in the impurity semiconductor layer deposition step S108, the impurity semiconductor layer 17 is deposited over the entire region of the substrate 11 by using, for example, a plasma CVD method on the substrate 11 on which the channel protective layer 15 and the carbon insulating film 16 are formed. . Here, the impurity semiconductor layer 17 is a silicon layer (p + -Si layer or n + -Si layer) mixed with a p-type or n-type impurity. The impurity semiconductor layer 17 is formed to a thickness of about 25 nm (250 mm), for example.

次いで、不純物半導体層・微結晶シリコン半導体層パターニング工程S109においては、フォトリソグラフィ法を用いて、所望の平面パターンを有するレジストを形成し、ドライエッチング法を用いて、不純物半導体層17及びアモルファスシリコン半導体層14xを連続的にエッチングする。これにより、図4(a)に示すように、所望の平面形状に不純物半導体層17がパターニング形成されると同時に、当該不純物半導体層17及びカーボン絶縁膜16(又はチャネル保護層15)に整合する平面形状に半導体層14がパターニング形成される。   Next, in the impurity semiconductor layer / microcrystalline silicon semiconductor layer patterning step S109, a resist having a desired planar pattern is formed using a photolithography method, and the impurity semiconductor layer 17 and the amorphous silicon semiconductor are formed using a dry etching method. Layer 14x is continuously etched. Thereby, as shown in FIG. 4A, the impurity semiconductor layer 17 is patterned and formed in a desired planar shape, and at the same time, the impurity semiconductor layer 17 and the carbon insulating film 16 (or the channel protective layer 15) are aligned. The semiconductor layer 14 is patterned and formed in a planar shape.

次いで、酸素プラズマ処理工程S110においては、基板11に対して酸素プラズマ処理を施して、チャネル保護層15及び不純物半導体層17の下層に形成され、側壁部が露出する半導体層14を端面酸化する。これにより、後述するソース、ドレイン電極形成工程S111において、半導体層14がソース、ドレイン電極18となる金属と反応してシリサイド化し、トランジスタ特性に影響を与えることを防ぐことができる。また、このとき、図4(a)に示したように、不純物半導体層17間に露出するカーボン絶縁膜16は、酸素プラズマ処理により不純物半導体層17をマスクとして同時にドライエッチングされることになり、図4(b)に示すように、チャネル保護層15が露出する。すなわち、不純物半導体層17に整合する平面形状にカーボン絶縁膜16がパターニング形成される。これにより、チャネル保護層15の両端部上において、カーボン絶縁膜16を介して不純物半導体層17が延在することになる。   Next, in the oxygen plasma treatment step S110, the substrate 11 is subjected to oxygen plasma treatment to oxidize the semiconductor layer 14 formed under the channel protective layer 15 and the impurity semiconductor layer 17 and exposing the side wall portions. Accordingly, it is possible to prevent the semiconductor layer 14 from reacting with the metal that becomes the source and drain electrodes 18 to be silicided in the source and drain electrode forming step S111 described later, thereby affecting the transistor characteristics. At this time, as shown in FIG. 4A, the carbon insulating film 16 exposed between the impurity semiconductor layers 17 is simultaneously dry-etched using the impurity semiconductor layer 17 as a mask by oxygen plasma treatment. As shown in FIG. 4B, the channel protective layer 15 is exposed. That is, the carbon insulating film 16 is patterned and formed in a planar shape that matches the impurity semiconductor layer 17. As a result, the impurity semiconductor layer 17 extends through the carbon insulating film 16 on both ends of the channel protective layer 15.

次いで、ソース、ドレイン金属膜成膜工程S111においては、不純物半導体層17が形成された基板11上に、例えばPVD法を用いて、ソース、ドレインメタル層を基板11全域に成膜する。その後、フォトリソグラフィ法を用いて、所望の平面パターンを有するレジストを形成し、ウェットエッチング法又はドライエッチング法を用いて、図4(c)に示すように、ソース、ドレインメタル層をパターニングして薄膜トランジスタTFTのソース、ドレイン電極18を形成する。ここで、ソース、ドレイン電極18は、薄膜トランジスタTFTの形成領域においては、上述した不純物半導体層17と略同等の平面形状を有するようにパターニング形成される。また、ソース、ドレイン電極18は、例えばクロム(Cr)、アルミニウム(Al)、チタン(Ti)、ニオブ(Nb)等の金属単体、又は、これらの合金からなる金属材料を用いることできる。ソース、ドレイン電極18は、例えば100nm(1000Å)程度の膜厚に形成される。これにより、チャネル保護層15の両端部上においては、カーボン絶縁膜16及び不純物半導体層17を介して、また、チャネル保護層15が形成されていない半導体層14上においては、不純物半導体層17を介して、ソース、ドレイン電極18が延在するように形成される。   Next, in the source / drain metal film forming step S111, a source / drain metal layer is formed over the entire area of the substrate 11 on the substrate 11 on which the impurity semiconductor layer 17 is formed by using, for example, the PVD method. Thereafter, a resist having a desired plane pattern is formed by using a photolithography method, and the source and drain metal layers are patterned by using a wet etching method or a dry etching method as shown in FIG. Source and drain electrodes 18 of the thin film transistor TFT are formed. Here, the source and drain electrodes 18 are formed by patterning so as to have a planar shape substantially the same as that of the impurity semiconductor layer 17 described above in the formation region of the thin film transistor TFT. The source and drain electrodes 18 may be made of a metal simple substance such as chromium (Cr), aluminum (Al), titanium (Ti), niobium (Nb), or a metal material made of these alloys. The source / drain electrodes 18 are formed to a thickness of about 100 nm (1000 mm), for example. Accordingly, the impurity semiconductor layer 17 is formed on both ends of the channel protective layer 15 via the carbon insulating film 16 and the impurity semiconductor layer 17 and on the semiconductor layer 14 where the channel protective layer 15 is not formed. Thus, the source and drain electrodes 18 are formed to extend.

次いで、オーバーコート絶縁膜成膜工程S112においては、図4(d)に示すように、薄膜トランジスタTFTが形成された基板11上に、例えばプラズマCVD法を用いて、保護絶縁膜(オーバーコート絶縁膜)19を成膜する。これにより、基板11上の薄膜トランジスタTFTは、保護絶縁膜19に被覆される。ここで、保護絶縁膜19としては、例えば窒化シリコン膜又は酸化シリコン膜を用い、例えば200nm(2000Å)程度の膜厚に形成される。   Next, in the overcoat insulating film forming step S112, as shown in FIG. 4D, a protective insulating film (overcoat insulating film) is formed on the substrate 11 on which the thin film transistor TFT is formed by using, for example, a plasma CVD method. ) 19 is formed. Thereby, the thin film transistor TFT on the substrate 11 is covered with the protective insulating film 19. Here, as the protective insulating film 19, for example, a silicon nitride film or a silicon oxide film is used, and is formed to a thickness of about 200 nm (2000 mm), for example.

なお、図1においては図示を省略したが、薄膜トランジスタTFTは、例えば保護絶縁膜19に形成されたコンタクトホールを介して、ゲート電極13及びソース、ドレイン電極18が任意の配線層や電極層等に個別に接続される。   Although not shown in FIG. 1, in the thin film transistor TFT, for example, the gate electrode 13 and the source / drain electrode 18 are formed on an arbitrary wiring layer, electrode layer, or the like through a contact hole formed in the protective insulating film 19. Connected individually.

(作用効果の検証)
次に、上述した本実施形態に係る薄膜トランジスタを有する半導体装置及びその製造方法における作用効果について、比較例を示して詳しく説明する。
(Verification of effects)
Next, the operation and effect of the semiconductor device having the thin film transistor according to the present embodiment and the manufacturing method thereof will be described in detail with reference to a comparative example.

図5は、上述した一実施形態の比較対象(以下、「比較例」と記す)となる半導体装置(薄膜トランジスタ)の一例を示す概略断面図である。ここで、上述した実施形態と同等の構成については同一の符号を付して説明を簡略化する。また、図6は、比較例となる半導体装置の製造方法の一例を示すプロセスフローである。また、図7、図8は、比較例となる半導体装置の製造方法を示す概略工程断面図である。ここで、上述した実施形態と同等の製造工程については説明を簡略化する。   FIG. 5 is a schematic cross-sectional view showing an example of a semiconductor device (thin film transistor) that is a comparison target (hereinafter referred to as “comparative example”) of the above-described embodiment. Here, about the structure equivalent to embodiment mentioned above, the same code | symbol is attached | subjected and description is simplified. FIG. 6 is a process flow showing an example of a method for manufacturing a semiconductor device as a comparative example. 7 and 8 are schematic process cross-sectional views showing a method for manufacturing a semiconductor device as a comparative example. Here, the description of the manufacturing process equivalent to the above-described embodiment is simplified.

比較例に係る半導体装置は、図5に示すように、上述した実施形態に示した薄膜トランジスタTFT(図1参照)において、チャネル保護層15の両端部上に、直接不純物半導体層17が延在する構成を有している。すなわち、薄膜トランジスタTFTのソース、ドレイン電極18が、チャネル保護層15の両端部上に不純物半導体層17のみを介して、延在するように形成されている。   As shown in FIG. 5, in the semiconductor device according to the comparative example, the impurity semiconductor layer 17 extends directly on both ends of the channel protective layer 15 in the thin film transistor TFT (see FIG. 1) shown in the above-described embodiment. It has a configuration. That is, the source and drain electrodes 18 of the thin film transistor TFT are formed on both end portions of the channel protective layer 15 so as to extend through only the impurity semiconductor layer 17.

比較例に係る半導体装置(薄膜トランジスタ)の製造方法は、図6のプロセスフローに示すように、アモルファスシリコン半導体層上に成膜した光熱変換層に対してレーザー光を照射して、微結晶シリコン半導体層を形成した後、光熱変換層を除去する。その後、チャネル保護層、不純物半導体層及びソース、ドレイン電極を順次形成することにより薄膜トランジスタTFTが形成される。   As shown in the process flow of FIG. 6, the method of manufacturing a semiconductor device (thin film transistor) according to the comparative example irradiates a photothermal conversion layer formed on an amorphous silicon semiconductor layer with a laser beam, thereby producing a microcrystalline silicon semiconductor. After forming the layer, the photothermal conversion layer is removed. Thereafter, a channel protective layer, an impurity semiconductor layer, a source electrode, and a drain electrode are sequentially formed to form a thin film transistor TFT.

比較例における製造方法を詳しく説明すると、まず、図6に示すゲート電極形成工程S501において、図7(a)示すように、基板11上に所望の平面形状を有するゲート電極13を形成する。次いで、ゲート絶縁膜成膜工程S502及びアモルファスシリコン半導体層成膜工程S503において、図7(b)示すように、ゲート電極13が形成された基板11上に、ゲート絶縁膜12及びアモルファスシリコン半導体層14xを連続的に成膜する。   The manufacturing method in the comparative example will be described in detail. First, in the gate electrode formation step S501 shown in FIG. 6, the gate electrode 13 having a desired planar shape is formed on the substrate 11 as shown in FIG. Next, in the gate insulating film forming step S502 and the amorphous silicon semiconductor layer forming step S503, as shown in FIG. 7B, the gate insulating film 12 and the amorphous silicon semiconductor layer are formed on the substrate 11 on which the gate electrode 13 is formed. 14x is continuously formed.

次いで、光熱変換層形成工程S504において、図7(c)に示すように、ゲート絶縁膜12及びアモルファスシリコン半導体層14xが成膜された基板11上に、光熱変換層16yを成膜する。ここで、光熱変換層16yとして、上述した実施形態と同様にカーボン絶縁膜を適用する場合には、スパッタリング法を用いてアモルファスシリコン半導体層14x上に直接成膜される。一方、光熱変換層16yとして金属薄膜を適用する場合には、アモルファスシリコン半導体層14xと光熱変換層16yとの間に、絶縁膜からなるバッファ層(図示を省略)を形成する。ここで、バッファ層は、後述するレーザーアニール時に光熱変換層16yを形成する金属原子がアモルファスシリコン半導体層14xの膜内に拡散して金属シリサイドが生成されることを防止するためのものである。   Next, in the photothermal conversion layer forming step S504, as shown in FIG. 7C, the photothermal conversion layer 16y is formed on the substrate 11 on which the gate insulating film 12 and the amorphous silicon semiconductor layer 14x are formed. Here, in the case where a carbon insulating film is applied as the photothermal conversion layer 16y as in the above-described embodiment, the photothermal conversion layer 16y is directly formed on the amorphous silicon semiconductor layer 14x using a sputtering method. On the other hand, when a metal thin film is applied as the photothermal conversion layer 16y, a buffer layer (not shown) made of an insulating film is formed between the amorphous silicon semiconductor layer 14x and the photothermal conversion layer 16y. Here, the buffer layer is for preventing metal atoms forming the photothermal conversion layer 16y from diffusing into the amorphous silicon semiconductor layer 14x during laser annealing, which will be described later, and generating metal silicide.

次いで、レーザーアニール工程S505において、図7(d)に示すように、基板11全域にレーザー光LSRを照射することにより、光熱変換層16yの下層のアモルファスシリコン半導体層14xを熱アニール(レーザーアニール)して、微結晶シリコンからなる半導体層を形成する。その後、光熱変換層除去工程S506において、基板11上の光熱変換層16yをドライエッチング又はウェットエッチング法を用いて除去する。次いで、チャネル保護層形成工程S507において、図7(e)に示すように、薄膜トランジスタTFT(微結晶シリコンからなる半導体層14)のチャネル層となる領域であって、上記ゲート電極13の形成領域に対応する領域に、チャネル保護層15を形成する。   Next, in the laser annealing step S505, as shown in FIG. 7D, the entire region of the substrate 11 is irradiated with laser light LSR, whereby the amorphous silicon semiconductor layer 14x under the photothermal conversion layer 16y is thermally annealed (laser annealing). Then, a semiconductor layer made of microcrystalline silicon is formed. Thereafter, in the photothermal conversion layer removing step S506, the photothermal conversion layer 16y on the substrate 11 is removed by dry etching or wet etching. Next, in the channel protective layer forming step S507, as shown in FIG. 7E, the region serving as the channel layer of the thin film transistor TFT (the semiconductor layer 14 made of microcrystalline silicon), which is the region where the gate electrode 13 is formed. A channel protective layer 15 is formed in the corresponding region.

次いで、不純物半導体層成膜工程S508において、チャネル保護層15が形成された基板11上に不純物半導体層を成膜する。その後、不純物半導体層・微結晶シリコン半導体層パターニング工程S509において、図8(a)に示すように、所望の平面形状に不純物半導体層17がパターニング形成されると同時に、当該不純物半導体層17及びチャネル保護層15に整合する平面形状に半導体層14がパターニング形成される。次いで、酸素プラズマ処理工程S510において、基板11に対して酸素プラズマ処理を施して、チャネル保護層15及び不純物半導体層17の下層に形成され、側壁部が露出する半導体層14を端面酸化する。   Next, in step S508 for forming an impurity semiconductor layer, an impurity semiconductor layer is formed on the substrate 11 on which the channel protective layer 15 is formed. After that, in the impurity semiconductor layer / microcrystalline silicon semiconductor layer patterning step S509, as shown in FIG. 8A, the impurity semiconductor layer 17 is patterned and formed in a desired planar shape. The semiconductor layer 14 is patterned and formed in a planar shape that matches the protective layer 15. Next, in the oxygen plasma treatment step S510, the substrate 11 is subjected to oxygen plasma treatment to oxidize the semiconductor layer 14 formed under the channel protective layer 15 and the impurity semiconductor layer 17 and exposing the side wall portions.

次いで、ソース、ドレイン金属膜成膜工程S511において、図8(b)に示すように、チャネル保護層15の両端部上に、不純物半導体層17を介して延在するように、ソース、ドレイン電極18がパターニング形成される。次いで、オーバーコート絶縁膜成膜工程S512において、図8(c)に示すように、薄膜トランジスタTFTが形成された基板11上に、保護絶縁膜19を成膜する。   Next, in the source and drain metal film forming step S511, as shown in FIG. 8B, the source and drain electrodes are extended on both ends of the channel protective layer 15 via the impurity semiconductor layer 17. 18 is formed by patterning. Next, in the overcoat insulating film forming step S512, as shown in FIG. 8C, a protective insulating film 19 is formed on the substrate 11 on which the thin film transistor TFT is formed.

このような比較例に係る半導体装置(薄膜トランジスタTFT)においては、チャネル保護層15の両端部上、及び、半導体層14上に、不純物半導体層17のみを介して、ソース、ドレイン電極18が延在するように設けられている。そのため、上述した一連の製造工程において、チャネル保護層15に対するソース、ドレイン電極18及び不純物半導体層17のアライメントずれが、基板11内に形成される他の薄膜トランジスタTFTとの間でバラツキを生じた場合、オン電流特性のバラツキが大きくなるという問題を有している。   In such a semiconductor device (thin film transistor TFT) according to the comparative example, the source and drain electrodes 18 extend on both ends of the channel protective layer 15 and on the semiconductor layer 14 only through the impurity semiconductor layer 17. It is provided to do. For this reason, in the above-described series of manufacturing steps, when the misalignment of the source, drain electrode 18 and impurity semiconductor layer 17 with respect to the channel protective layer 15 varies with other thin film transistors TFT formed in the substrate 11. There is a problem that the variation in on-current characteristics becomes large.

この問題点について、より具体的に説明すると、チャネルストッパー型の素子構造を有する逆スタガ構造の薄膜トランジスタTFTの製造方法においては、微結晶シリコンからなる半導体層14x上にチャネル保護層15をパターニング形成した後に、フォトリソグラフィ法を用いて、不純物半導体層17及びソース、ドレイン電極18がパターニング形成される。このとき、チャネル保護層15の平面形状に対する不純物半導体層17及びソース、ドレイン電極18の形成位置は、厳密に設計通りとはならず、必然的にずれ(アライメントずれ)を生じることが知られている。そのため、このようなアライメントずれを予め見込んだ上で、当該ずれ量が最大になった場合であっても不純物半導体層17及びソース、ドレイン電極18がチャネル保護層15の両端部上に延在するように、図8(b)中、A部に示すように、両者がある程度の寸法で平面的に重なる(オーバーラップする)ように設計されている。   This problem will be described in more detail. In the manufacturing method of the inverted staggered thin film transistor TFT having the channel stopper type device structure, the channel protective layer 15 is formed by patterning on the semiconductor layer 14x made of microcrystalline silicon. Later, the impurity semiconductor layer 17 and the source and drain electrodes 18 are formed by patterning using a photolithography method. At this time, it is known that the formation positions of the impurity semiconductor layer 17 and the source / drain electrodes 18 with respect to the planar shape of the channel protective layer 15 are not exactly as designed and inevitably shift (alignment shift). Yes. For this reason, the impurity semiconductor layer 17 and the source / drain electrodes 18 extend on both ends of the channel protective layer 15 even if such misalignment is anticipated in advance and the misalignment is maximized. In this way, as shown in part A in FIG. 8B, the two are designed to overlap (overlapping) in a plane with a certain size.

ところで、薄膜トランジスタにおいて、チャネル保護層15と不純物半導体層17及びソース、ドレイン電極18とのオーバーラップは、不純物半導体層17及びソース、ドレイン電極18がバックゲートとして作用する原因となる。すなわち、比較例に示したような薄膜トランジスタTFTにおいては、ソース、ドレイン電極18が、各々、絶縁膜であるチャネル保護層15を介して半導体層14上に配置された構成を有しているため、半導体層14に対して、ソース、ドレイン電極18が、各々、ゲート電極として作用することになる。ここで、ソース電極がオーバーラップする領域においては、ソース電極が半導体層14(チャネル領域)に対して負の電圧を印加するバックゲートとして作用するため、オン電流が減少する(流れ難くなる)。一方、ドレイン電極がオーバーラップする領域においては、ドレイン電極が半導体層14(チャネル領域)に対して正の電圧を印加するバックゲートとして作用するため、オン電流が増加する(流れ易くなる)。このように、薄膜トランジスタTFTのオン電流特性は、ソース、ドレイン電極18各々のオーバーラップ寸法に依存することになる。そのため、上述したようなアライメントずれが生じて上記オーバーラップ寸法にバラツキが生じると、薄膜トランジスタTFTのオン電流特性が大きく影響を受ける。特に、基板11に形成された各薄膜トランジスタTFT間でアライメントずれにバラツキが生じると、各オン電流特性のバラツキが一層大きくなるという問題を有していた。このような薄膜トランジスタを、薄型ディスプレイの表示パネルや駆動ドライバのスイッチング素子や駆動素子として適用した場合、製品歩留まりの低下や、表示画質の劣化を招くという問題を有している。   By the way, in the thin film transistor, the overlap between the channel protective layer 15 and the impurity semiconductor layer 17 and the source / drain electrode 18 causes the impurity semiconductor layer 17 and the source / drain electrode 18 to act as a back gate. That is, in the thin film transistor TFT as shown in the comparative example, the source and drain electrodes 18 each have a configuration arranged on the semiconductor layer 14 via the channel protective layer 15 which is an insulating film. The source and drain electrodes 18 each act as a gate electrode for the semiconductor layer 14. Here, in the region where the source electrode overlaps, the source electrode acts as a back gate for applying a negative voltage to the semiconductor layer 14 (channel region), so that the on-current decreases (becomes difficult to flow). On the other hand, in the region where the drain electrode overlaps, the drain electrode acts as a back gate for applying a positive voltage to the semiconductor layer 14 (channel region), so that the on-current increases (is easy to flow). Thus, the on-current characteristics of the thin film transistor TFT depend on the overlap dimensions of the source and drain electrodes 18. Therefore, when the above-described misalignment occurs and the overlap dimension varies, the on-current characteristics of the thin film transistor TFT are greatly affected. In particular, when the alignment deviation varies between the thin film transistors TFT formed on the substrate 11, there is a problem that the variation of each on-current characteristic is further increased. When such a thin film transistor is applied as a display panel of a thin display, a switching element or a driving element of a driving driver, there is a problem that the yield of the product is lowered and the display image quality is deteriorated.

これに対して、上述した実施形態においては、チャネル保護層15の両端部上において、光熱変換層として用いられるカーボン絶縁膜16を介して、ソース、ドレイン電極18及び不純物半導体層17が設けられている。すなわち、チャネル保護層15の両端部において、半導体層14とソース、ドレイン電極18間の距離が、比較例に示した薄膜トランジスタに比較して、カーボン絶縁膜16の膜厚分、厚く形成されている。このような構成によれば、ソース、ドレイン電極18の各々と半導体層14間に形成される容量成分が減少する。換言すると、ソース、ドレイン電極18の各々から半導体層14(チャネル領域)に対して印加される電圧が低くなる。これにより、ソース、ドレイン電極18のオーバーラップに起因するバックゲート効果が低減される。   In contrast, in the above-described embodiment, the source / drain electrode 18 and the impurity semiconductor layer 17 are provided on both ends of the channel protective layer 15 via the carbon insulating film 16 used as the photothermal conversion layer. Yes. That is, the distance between the semiconductor layer 14 and the source / drain electrode 18 is formed to be thicker by the film thickness of the carbon insulating film 16 than the thin film transistor shown in the comparative example at both ends of the channel protective layer 15. . With such a configuration, the capacitance component formed between each of the source / drain electrodes 18 and the semiconductor layer 14 is reduced. In other words, the voltage applied to the semiconductor layer 14 (channel region) from each of the source and drain electrodes 18 is lowered. Thereby, the back gate effect resulting from the overlap of the source and drain electrodes 18 is reduced.

したがって、本実施形態によれば、上述した一連の製造工程において、チャネル保護層15に対するソース、ドレイン電極18及び不純物半導体層17のアライメントずれが、基板11内に形成される他の薄膜トランジスタTFTとの間でバラツキを生じた場合であっても、オン電流特性のバラツキを抑制することができる。また、本実施形態においては、比較例に係る製造方法と比較して、工程数を増やすことなく、上記の作用効果を有する半導体装置(薄膜トランジスタ)を製造することができる。よって、本実施形態に係る薄膜トランジスタ(半導体装置)を、表示パネルや駆動ドライバのスイッチング素子や駆動素子として適用した場合であっても、製品の歩留まりを向上させることができるとともに、良好な画質の表示装置を実現することができる。   Therefore, according to the present embodiment, in the series of manufacturing processes described above, the misalignment of the source, drain electrode 18 and impurity semiconductor layer 17 with respect to the channel protective layer 15 is different from that of other thin film transistors TFT formed in the substrate 11. Even when there is a variation between them, the variation in on-current characteristics can be suppressed. Moreover, in this embodiment, the semiconductor device (thin film transistor) which has said effect can be manufactured, without increasing the number of processes compared with the manufacturing method which concerns on a comparative example. Therefore, even when the thin film transistor (semiconductor device) according to this embodiment is applied as a switching element or a driving element of a display panel or a driving driver, the yield of the product can be improved and a display with good image quality can be achieved. An apparatus can be realized.

ところで、本実施形態においては、アモルファスシリコン半導体層14xを熱アニール(レーザーアニール)して微結晶シリコンからなる半導体層14を形成する際に用いる光熱変換層として、カーボン絶縁膜(ダイヤモンドライクカーボン(DLC)薄膜)を適用した場合について説明した。ここで、CVD法を用いて成膜したカーボン絶縁膜の誘電率は、一般に8〜12である。上述したように、本実施形態においては、ソース、ドレイン電極18及び不純物半導体層17と、チャネル保護層15との間に、光熱変換層として用いられるカーボン絶縁膜16を残留させて、介在させることにより、ソース、ドレイン電極18の各々と半導体層14間に形成される容量成分を減少させ、ソース、ドレイン電極18のオーバーラップに起因するバックゲート効果を低減させることを特徴としている。   By the way, in the present embodiment, a carbon insulating film (diamond-like carbon (DLC) is used as a photothermal conversion layer used when the amorphous silicon semiconductor layer 14x is thermally annealed (laser annealed) to form the semiconductor layer 14 made of microcrystalline silicon. The case where the thin film) is applied has been described. Here, the dielectric constant of the carbon insulating film formed using the CVD method is generally 8-12. As described above, in the present embodiment, the carbon insulating film 16 used as the photothermal conversion layer is left and interposed between the source / drain electrode 18 and the impurity semiconductor layer 17 and the channel protective layer 15. Thus, the capacitance component formed between each of the source and drain electrodes 18 and the semiconductor layer 14 is reduced, and the back gate effect due to the overlap of the source and drain electrodes 18 is reduced.

そこで、本実施形態においては、ソース、ドレイン電極18及び不純物半導体層17と、チャネル保護層15との間に介在させるカーボン絶縁膜16として、誘電率のより低い膜質のものを適用することができる。具体的には、例えばCVD法を用いてカーボン絶縁膜を成膜する際に、フッ素を7原子%程度混入させることにより、誘電率が2程度の膜質を得ることができる。したがって、このような低誘電率のカーボン絶縁膜を、ソース、ドレイン電極18及び不純物半導体層17と、チャネル保護層15との間に介在させることにより、ソース、ドレイン電極18の各々と半導体層14間に形成される容量成分をさらに減少させ、ソース、ドレイン電極18のオーバーラップに起因するバックゲート効果をさらに低減させることができる。   Therefore, in this embodiment, a film having a lower dielectric constant can be applied as the carbon insulating film 16 interposed between the source / drain electrode 18 and the impurity semiconductor layer 17 and the channel protective layer 15. . Specifically, for example, when a carbon insulating film is formed using a CVD method, a film quality having a dielectric constant of about 2 can be obtained by mixing about 7 atomic% of fluorine. Therefore, by interposing such a low dielectric constant carbon insulating film between the source / drain electrode 18 and the impurity semiconductor layer 17 and the channel protective layer 15, each of the source / drain electrode 18 and the semiconductor layer 14. The capacitance component formed therebetween can be further reduced, and the back gate effect resulting from the overlap of the source and drain electrodes 18 can be further reduced.

なお、上述した実施形態においては、ソース、ドレイン電極18の各々と半導体層14間に形成される容量成分を減少させる絶縁膜として、カーボン絶縁膜を適用した場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、本発明は、レーザーアニール工程において照射される赤外光(赤外線)の吸収率が高く(赤外線吸収特性)、かつ、1000℃以上の高温に耐えることができ(耐熱性)、さらに、カーボン絶縁膜・チャネル保護絶縁膜パターニング工程においてエッチングし易く(エッチング容易性)、この際のエッチング残渣が半導体の電気的な特性を大きく変えるような汚染源にならない(非汚染性)ものであれば、他の材料からなる絶縁膜を適用するものであってもよい。加えて、当該絶縁膜が、上述したように低誘電率であれば、本発明の作用効果をより一層高めることができる。   In the above-described embodiment, the case where the carbon insulating film is applied as the insulating film that reduces the capacitance component formed between each of the source and drain electrodes 18 and the semiconductor layer 14 has been described. It is not limited to. That is, the present invention has a high absorption rate of infrared light (infrared rays) irradiated in the laser annealing step (infrared absorption characteristics), can withstand high temperatures of 1000 ° C. or higher (heat resistance), and carbon. Insulating film / channel protective insulating film Any other material can be used if it is easy to etch in the patterning process (easy to etch), and the etching residue at this time does not become a contamination source that greatly changes the electrical characteristics of the semiconductor (non-contaminating) An insulating film made of any of the above materials may be applied. In addition, if the insulating film has a low dielectric constant as described above, the effects of the present invention can be further enhanced.

<発光装置への適用例>
次に、上述した実施形態に係る半導体装置を適用可能な発光装置(表示装置)及び画素について説明する。ここで、以下に示す適用例においては、有機エレクトロルミネッセンス素子(有機EL素子)を有する複数の画素を2次元配列した構成を有し、各画素が画像データに応じた輝度階調で発光動作することにより画像情報を表示する有機EL表示パネルを備えた表示装置に、本発明の半導体装置を適用する場合について説明する。なお、本発明はこの適用例に限定されるものではなく、他の表示方法の表示パネルを備えた表示装置に適用するものであってもよい。
<Application example to light emitting device>
Next, a light emitting device (display device) and a pixel to which the semiconductor device according to the above-described embodiment can be applied will be described. Here, the application example shown below has a configuration in which a plurality of pixels each having an organic electroluminescence element (organic EL element) are two-dimensionally arranged, and each pixel emits light with a luminance gradation corresponding to image data. A case where the semiconductor device of the present invention is applied to a display device including an organic EL display panel that displays image information will be described. In addition, this invention is not limited to this application example, You may apply to the display apparatus provided with the display panel of another display method.

図9は、本発明に係る半導体装置が適用される表示装置の第1の構成例を示す概略構成図であり、図10は、本発明に係る半導体装置が適用される表示装置の第2の構成例を示す概略構成図である。図9(a)、図10(a)は、各構成例に係る表示装置の概略構成図であり、図9(b)、図10(b)は、各構成例に係る表示装置に適用される画素の等価回路図である。なお、第2の構成例において、第1の構成例と同等の構成については同一の符号を付して説明を簡略化する。   FIG. 9 is a schematic configuration diagram illustrating a first configuration example of a display device to which the semiconductor device according to the present invention is applied, and FIG. 10 illustrates a second configuration of the display device to which the semiconductor device according to the present invention is applied. It is a schematic block diagram which shows a structural example. FIG. 9A and FIG. 10A are schematic configuration diagrams of the display device according to each configuration example, and FIG. 9B and FIG. 10B are applied to the display device according to each configuration example. 2 is an equivalent circuit diagram of a pixel. In the second configuration example, the same components as those in the first configuration example are denoted by the same reference numerals and description thereof is simplified.

(第1の構成例)
図9(a)に示すように、第1の構成例に係る表示装置100は、少なくとも、複数の画素PIXが二次元配列された表示パネル110と、各画素PIXを選択状態に設定するための選択ドライバ(選択駆動回路)120と、各画素PIXに画像データに応じた階調信号を供給するためのデータドライバ(信号駆動回路)130と、を備えている。ここで、表示パネル110を表示駆動するための選択ドライバ120やデータドライバ130は、薄膜トランジスタを適用した回路構成を有し、当該薄膜トランジスタとして上述した実施形態に示したような素子構造(又は製造方法を用いて作製された素子構造)を適用することができる。
(First configuration example)
As shown in FIG. 9A, the display device 100 according to the first configuration example includes at least a display panel 110 in which a plurality of pixels PIX are two-dimensionally arranged, and each pixel PIX in a selected state. A selection driver (selection drive circuit) 120 and a data driver (signal drive circuit) 130 for supplying gradation signals corresponding to image data to each pixel PIX are provided. Here, the selection driver 120 and the data driver 130 for driving the display panel 110 have a circuit configuration to which a thin film transistor is applied, and the element structure (or the manufacturing method) as shown in the above-described embodiment as the thin film transistor. An element structure manufactured using the above can be applied.

本構成例に係る表示パネルに配列される画素PIXは、例えば図9(b)に示すように、発光駆動回路DCと有機EL素子OELとを備え、発光駆動回路DCにより画像データに応じた電流値の発光駆動電流を生成して、有機EL素子OELに供給することにより、当該画像データに応じた所定の輝度階調で有機EL素子OELを発光させる。   For example, as shown in FIG. 9B, the pixels PIX arranged in the display panel according to this configuration example include a light emission drive circuit DC and an organic EL element OEL, and a current corresponding to image data is generated by the light emission drive circuit DC. A light emission driving current having a value is generated and supplied to the organic EL element OEL, thereby causing the organic EL element OEL to emit light at a predetermined luminance gradation corresponding to the image data.

発光駆動回路DCは、例えば図9(b)に示すように、トランジスタTr11、Tr12とキャパシタCsとを備えている。トランジスタTr11は、ゲート端子が選択ラインLsに接続され、ドレイン端子がデータラインLdに接続され、ソース端子が接点N11に接続されている。トランジスタTr12は、ゲート端子が接点N11に接続され、ドレイン端子が高電位の電源電圧Vsaに接続され、ソース端子が接点N12に接続されている。キャパシタCsは、トランジスタTr12のゲート端子(接点N11)及びソース端子(接点N12)に接続されている。   For example, as shown in FIG. 9B, the light emission drive circuit DC includes transistors Tr11 and Tr12 and a capacitor Cs. The transistor Tr11 has a gate terminal connected to the selection line Ls, a drain terminal connected to the data line Ld, and a source terminal connected to the contact N11. The transistor Tr12 has a gate terminal connected to the contact N11, a drain terminal connected to the high-potential power supply voltage Vsa, and a source terminal connected to the contact N12. The capacitor Cs is connected to the gate terminal (contact N11) and the source terminal (contact N12) of the transistor Tr12.

ここでは、トランジスタTr11、Tr12はいずれも、nチャネル型の薄膜トランジスタが適用され、上述した実施形態に示したような素子構造(又は製造方法を用いて作製された素子構造)を適用することができる。なお、トランジスタTr11、Tr12がpチャネル型であれば、ソース端子及びドレイン端子が互いに逆になる。また、キャパシタCsは、トランジスタTr12のゲート・ソース間に形成される寄生容量、又は、該ゲート・ソース間に付加的に設けられた補助容量、もしくは、これらの寄生容量と補助容量からなる容量成分である。   Here, an n-channel thin film transistor is applied to each of the transistors Tr11 and Tr12, and an element structure (or an element structure manufactured using a manufacturing method) as described in the above embodiment can be applied. . Note that if the transistors Tr11 and Tr12 are p-channel transistors, the source terminal and the drain terminal are opposite to each other. The capacitor Cs is a parasitic capacitance formed between the gate and the source of the transistor Tr12, an auxiliary capacitance additionally provided between the gate and the source, or a capacitance component composed of these parasitic capacitance and auxiliary capacitance. It is.

また、有機EL素子OELは、アノード端子(アノード電極)が上記発光駆動回路DCの接点N12に接続され、カソード端子(カソード電極)が低電位の基準電圧Vsc(例えば接地電圧Vgnd)に接続されている。   The organic EL element OEL has an anode terminal (anode electrode) connected to the contact N12 of the light emission drive circuit DC, and a cathode terminal (cathode electrode) connected to a low potential reference voltage Vsc (for example, the ground voltage Vgnd). Yes.

画素PIXに接続される選択ラインLsは、上述した選択ドライバ120に接続されて、所定のタイミングで選択レベル又は非選択レベルの選択電圧Vselが印加される。また、データラインLdは、上述したデータドライバ130に接続されて、上記選択電圧Vselにより選択状態に設定された画素PIXに対して、画像データに応じた階調信号(階調電圧)Vdataが印加される。   The selection line Ls connected to the pixel PIX is connected to the selection driver 120 described above, and the selection voltage Vsel of the selection level or the non-selection level is applied at a predetermined timing. The data line Ld is connected to the data driver 130 described above, and a gradation signal (gradation voltage) Vdata corresponding to the image data is applied to the pixel PIX set to the selected state by the selection voltage Vsel. Is done.

このような回路構成を有する画素PIXを備えた表示装置の表示駆動動作は、まず、選択期間において、選択ドライバ120から選択ラインLsに対して、選択レベル(ハイレベル)の選択電圧Vselを印加することにより、トランジスタTr11がオン動作して画素PIXを選択状態に設定する。そして、このタイミングに同期して、データドライバ130から画像データに応じた電圧値の階調電圧VdataをデータラインLdに印加することにより、トランジスタTr11を介して、階調電圧Vdataに応じた電位が接点N11(トランジスタTr12のゲート端子)に印加される。   In the display driving operation of the display device including the pixel PIX having such a circuit configuration, first, a selection voltage Vsel of a selection level (high level) is applied from the selection driver 120 to the selection line Ls in the selection period. As a result, the transistor Tr11 is turned on to set the pixel PIX to the selected state. In synchronization with this timing, the gradation voltage Vdata having a voltage value corresponding to the image data is applied from the data driver 130 to the data line Ld, so that the potential corresponding to the gradation voltage Vdata is obtained via the transistor Tr11. The voltage is applied to the contact N11 (gate terminal of the transistor Tr12).

これにより、トランジスタTr12が階調電圧Vdataに応じた導通状態でオン動作して、ドレイン・ソース間に所定の電流値の発光駆動電流が流れ、有機EL素子OELは、階調電圧Vdata(すなわち画像データ)に応じた輝度階調で発光する。このとき、トランジスタTr12のゲート・ソース間に接続されたキャパシタCsには、接点N11に印加された階調電圧Vdataに基づいて電荷が蓄積(充電)される。   As a result, the transistor Tr12 is turned on in a conductive state corresponding to the gradation voltage Vdata, a light emission driving current having a predetermined current value flows between the drain and the source, and the organic EL element OEL has the gradation voltage Vdata (that is, the image). Light emission at a luminance gradation corresponding to the data. At this time, charges are stored (charged) in the capacitor Cs connected between the gate and source of the transistor Tr12 based on the gradation voltage Vdata applied to the contact N11.

次いで、非選択期間において、選択ドライバ120から選択ラインLsに対して、非選択レベル(ローレベル)の選択電圧Vselを印加することにより、トランジスタTr11がオフ動作して画素PIXを非選択状態に設定する。これにより、上記キャパシタCsに蓄積された電荷(すなわち、ゲート・ソース間の電位差)が保持されて、トランジスタTr12のゲート端子に階調電圧Vdataに相当する電圧が印加される。したがって、トランジスタTr12のドレイン・ソース間に上記の発光動作状態と同等の電流値の発光駆動電流が流れて、有機EL素子OELは発光状態を継続する。そして、このような表示駆動動作を、表示パネル110に2次元配列された全ての画素PIXについて、例えば各行ごとに順次実行することにより、所望の画像情報が表示される。   Next, in the non-selection period, by applying the selection voltage Vsel of the non-selection level (low level) from the selection driver 120 to the selection line Ls, the transistor Tr11 is turned off and the pixel PIX is set to the non-selection state. To do. As a result, the charge accumulated in the capacitor Cs (that is, the potential difference between the gate and the source) is held, and a voltage corresponding to the gradation voltage Vdata is applied to the gate terminal of the transistor Tr12. Therefore, a light emission drive current having a current value equivalent to that in the light emission operation state flows between the drain and source of the transistor Tr12, and the organic EL element OEL continues to emit light. Then, the desired image information is displayed by sequentially executing such a display driving operation for every pixel PIX two-dimensionally arranged on the display panel 110, for example, for each row.

(第2の構成例)
図10(a)に示すように、第2の構成例に係る表示装置100は、少なくとも、表示パネル110と、選択ドライバ120と、データドライバ130と、電源ドライバ140と、を備えている。すなわち、本構成例に係る表示装置100は、第1の構成例に示した構成に加え、電源ドライバ140を備えた構成を有している。ここで、上述した第1の構成例と同様に、表示パネル110を表示駆動するための選択ドライバ120やデータドライバ130、電源ドライバ140は、薄膜トランジスタを適用した回路構成を有し、当該薄膜トランジスタとして上述した実施形態に示したような素子構造(又は製造方法を用いて作製された素子構造)を適用することができる。
(Second configuration example)
As shown in FIG. 10A, the display device 100 according to the second configuration example includes at least a display panel 110, a selection driver 120, a data driver 130, and a power supply driver 140. That is, the display device 100 according to this configuration example has a configuration including the power supply driver 140 in addition to the configuration shown in the first configuration example. Here, similarly to the first configuration example described above, the selection driver 120, the data driver 130, and the power supply driver 140 for driving the display panel 110 have a circuit configuration to which a thin film transistor is applied. An element structure (or an element structure manufactured using a manufacturing method) as shown in the embodiment can be applied.

本構成例に係る表示パネルに配列される画素PIXに設けられる発光駆動回路DCは、例えば図10(b)に示すように、トランジスタTr21〜Tr23とキャパシタCsとを備えている。トランジスタTr21は、ゲート端子が選択ラインLsに接続され、ドレイン端子が電源ラインLaに接続され、ソース端子が接点N21に接続されている。トランジスタTr22は、ゲート端子が選択ラインLsに接続され、ソース端子がデータラインLdに接続され、ドレイン端子が接点N22に接続されている。トランジスタTr23は、ゲート端子が接点N21に接続され、ドレイン端子が電源ラインLaに接続され、ソース端子が接点N22に接続されている。キャパシタCsは、トランジスタTr23のゲート端子(接点N21)及びソース端子(接点N22)に接続されている。   The light emission drive circuit DC provided in the pixels PIX arranged in the display panel according to this configuration example includes transistors Tr21 to Tr23 and a capacitor Cs as shown in FIG. 10B, for example. The transistor Tr21 has a gate terminal connected to the selection line Ls, a drain terminal connected to the power supply line La, and a source terminal connected to the contact N21. The transistor Tr22 has a gate terminal connected to the selection line Ls, a source terminal connected to the data line Ld, and a drain terminal connected to the contact N22. The transistor Tr23 has a gate terminal connected to the contact N21, a drain terminal connected to the power supply line La, and a source terminal connected to the contact N22. The capacitor Cs is connected to the gate terminal (contact N21) and the source terminal (contact N22) of the transistor Tr23.

ここで、本構成例においても、トランジスタTr21〜Tr23はいずれも、nチャネル型の薄膜トランジスタが適用され、上述した実施形態に示したような素子構造(又は製造方法を用いて作製された素子構造)を適用することができる。また、キャパシタCsは、トランジスタTr23のゲート・ソース間に形成される寄生容量、又は、該ゲート・ソース間に付加的に設けられた補助容量、もしくは、これらの寄生容量と補助容量からなる容量成分である。   Here, also in this structural example, the n-channel type thin film transistor is applied to each of the transistors Tr21 to Tr23, and the element structure as shown in the above-described embodiment (or the element structure manufactured using the manufacturing method). Can be applied. The capacitor Cs is a parasitic capacitance formed between the gate and the source of the transistor Tr23, an auxiliary capacitance additionally provided between the gate and the source, or a capacitance component composed of these parasitic capacitance and auxiliary capacitance. It is.

また、有機EL素子OELは、アノード端子(アノード電極)が上記発光駆動回路DCの接点N22に接続され、カソード端子(カソード電極)が低電位の基準電圧Vsc(例えば接地電圧Vgnd)に接続されている。画素PIXに接続される電源ラインLaは、上述した電源ドライバ140に接続されて、所定のタイミングで発光レベル又は非発光レベルの電源電圧Vsaが印加される。   The organic EL element OEL has an anode terminal (anode electrode) connected to the contact N22 of the light emission drive circuit DC, and a cathode terminal (cathode electrode) connected to a low potential reference voltage Vsc (for example, ground voltage Vgnd). Yes. The power supply line La connected to the pixel PIX is connected to the power supply driver 140 described above, and the power supply voltage Vsa of the light emission level or the non-light emission level is applied at a predetermined timing.

このような回路構成を有する画素PIXを備えた表示装置の表示駆動動作は、まず、選択期間においては、選択ドライバ120から選択ラインLsに対して、選択レベル(ハイレベル)の選択電圧Vselを印加するとともに、電源ドライバ140から電源ラインLaに非発光レベル(基準電圧Vsc以下の電圧レベル;例えば負電圧)の電源電圧Vsaを印加することにより、トランジスタTr21、Tr22がオン動作して画素PIXを選択状態に設定する。そして、このタイミングに同期して、データドライバ130から画像データに応じた負の電圧値の階調電圧VdataをデータラインLdに印加することにより、トランジスタTr22を介して、階調電圧Vdataに応じた電位が接点N22(トランジスタTr23のソース端子)に印加される。   In the display drive operation of the display device including the pixel PIX having such a circuit configuration, first, the selection driver 120 applies the selection voltage Vsel of the selection level (high level) to the selection line Ls in the selection period. At the same time, when the power supply driver 140 applies the power supply voltage Vsa of the non-light emission level (voltage level equal to or lower than the reference voltage Vsc; for example, negative voltage) to the power supply line La, the transistors Tr21 and Tr22 are turned on to select the pixel PIX Set to state. In synchronization with this timing, the gradation voltage Vdata having a negative voltage value corresponding to the image data is applied from the data driver 130 to the data line Ld, so that the gradation voltage Vdata is determined via the transistor Tr22. The potential is applied to the contact N22 (the source terminal of the transistor Tr23).

これにより、トランジスタTr23がオン動作して、トランジスタTr23のゲート・ソース間に生じた電位差に応じた書込電流が、電源ラインLaからトランジスタTr23、接点N22、トランジスタTr22を介してデータラインLd方向に流れる。このとき、キャパシタCsには、接点N21及びN22間に生じた電位差に応じた電荷が蓄積される。   As a result, the transistor Tr23 is turned on, and the write current corresponding to the potential difference generated between the gate and the source of the transistor Tr23 is transferred from the power supply line La to the data line Ld via the transistor Tr23, the contact N22, and the transistor Tr22. Flowing. At this time, a charge corresponding to the potential difference generated between the contacts N21 and N22 is accumulated in the capacitor Cs.

ここで、電源ラインLaには、基準電圧Vsc以下の電源電圧Vsaが印加され、さらに、書込電流が画素PIXからデータラインLd方向に引き抜くように設定されている。これにより、有機EL素子OELのアノード(接点N22)に印加される電位は、カソードの電位(基準電圧Vsc)よりも低くなるため、有機EL素子OELには電流が流れず、有機EL素子OELは発光しない(非発光動作)。そして、このような書込動作を、表示パネル110に2次元配列された全ての画素PIXについて、各行ごとに順次実行する。   Here, the power supply line La is set so that the power supply voltage Vsa equal to or lower than the reference voltage Vsc is applied and the write current is drawn from the pixel PIX in the direction of the data line Ld. As a result, the potential applied to the anode (contact N22) of the organic EL element OEL is lower than the cathode potential (reference voltage Vsc). Therefore, no current flows through the organic EL element OEL, and the organic EL element OEL Does not emit light (non-emission operation). Such a writing operation is sequentially executed for each row for all the pixels PIX two-dimensionally arranged on the display panel 110.

次いで、非選択期間において、選択ドライバ120から選択ラインLsに対して、非選択レベル(ローレベル)の選択電圧Vselを印加することにより、トランジスタTr21、Tr22がオフ動作して画素PIXを非選択状態に設定する。これにより、上記キャパシタCsに選択期間において蓄積された電荷が保持されるので、トランジスタTr23はオン状態を維持する。そして、電源ドライバ140から電源ラインLaに発光レベル(基準電圧Vscよりも高い電圧レベル)の電源電圧Vsaを印加することにより、電源ラインLaからトランジスタTr23、接点N22を介して、有機EL素子OELに所定の発光駆動電流が流れる。   Next, in the non-selection period, by applying the selection voltage Vsel of the non-selection level (low level) from the selection driver 120 to the selection line Ls, the transistors Tr21 and Tr22 are turned off and the pixel PIX is not selected. Set to. As a result, the charge accumulated in the selection period is held in the capacitor Cs, so that the transistor Tr23 is kept on. Then, by applying a power supply voltage Vsa of a light emission level (a voltage level higher than the reference voltage Vsc) from the power supply driver 140 to the organic EL element OEL from the power supply line La via the transistor Tr23 and the contact N22. A predetermined light emission drive current flows.

このとき、キャパシタCsに蓄積される電荷(電圧成分)は、トランジスタTr23において階調電圧Vdataに対応する書込電流を流す場合の電位差に相当するので、有機EL素子OELに流れる発光駆動電流は、当該書込電流と略同等の電流値となる。これにより、各画素PIXの有機EL素子OELは、書込動作時に書き込まれた画像データ(階調電圧Vdata)に応じた輝度階調で発光し、表示パネル110に所望の画像情報が表示される。   At this time, the charge (voltage component) accumulated in the capacitor Cs corresponds to a potential difference in the case where a write current corresponding to the gradation voltage Vdata is caused to flow in the transistor Tr23. Therefore, the light emission drive current flowing in the organic EL element OEL is The current value is substantially equal to the write current. As a result, the organic EL element OEL of each pixel PIX emits light with a luminance gradation corresponding to the image data (gradation voltage Vdata) written during the writing operation, and desired image information is displayed on the display panel 110. .

このように、上述した実施形態に示した半導体装置(薄膜トランジスタ)は、表示装置を構成する駆動ドライバや、表示パネルに複数配列される画素(発光駆動回路)のスイッチング素子や駆動素子として適用することができるものである。したがって、製造時の工程数を増やすことなく、基板上にオン電流特性のバラツキが抑制された薄膜トランジスタを備えた表示装置を実現することができるので、製品の歩留まりを向上させることができるとともに、良好な表示画質を実現することができる。   As described above, the semiconductor device (thin film transistor) shown in the above-described embodiment is applied as a driving driver that constitutes a display device, or a switching element or a driving element of a plurality of pixels (light emission driving circuits) arranged in a display panel. It is something that can be done. Accordingly, a display device including a thin film transistor in which variation in on-current characteristics is suppressed can be realized on a substrate without increasing the number of manufacturing steps, and thus the yield of products can be improved and good Display quality can be achieved.

なお、上述した第1及び第2の構成例(図9、図10)においては、画像データに応じた電圧値の階調電圧Vdataを各画素PIXに印加することにより、各画素PIXの発光素子(有機EL素子OEL)に画像データに応じた発光駆動電流を流して、所望の輝度階調で発光動作(表示動作)させる電圧指定型の階調制御方式に対応した回路構成を有する発光駆動回路DCを備えた場合について説明した。本発明に係る半導体装置が適用可能な表示装置は、これに限定されるものではなく、例えば、画像データに応じた電流値の階調電流を各画素PIXに供給することにより、各画素PIXの発光素子に画像データに応じた発光駆動電流を流して、所望の輝度階調で発光動作させる電流指定型の階調制御方式に対応した回路構成を有する発光駆動回路を備えたものであってもよい。なお、第2の構成例に示した発光駆動回路DCは、上記の電圧指定型及び電流指定型のいずれの階調制御方式にも対応した回路構成を有している。   In the above-described first and second configuration examples (FIGS. 9 and 10), the light emitting element of each pixel PIX is obtained by applying the gradation voltage Vdata having a voltage value corresponding to the image data to each pixel PIX. A light emission drive circuit having a circuit configuration corresponding to a voltage designation type gradation control method in which a light emission drive current corresponding to image data is supplied to (organic EL element OEL) to perform light emission operation (display operation) at a desired luminance gradation The case where the DC is provided has been described. The display device to which the semiconductor device according to the present invention is applicable is not limited to this. For example, by supplying a gradation current having a current value corresponding to the image data to each pixel PIX, Even if it has a light emission drive circuit having a circuit configuration corresponding to a current designation type gradation control method in which a light emission drive current corresponding to image data is supplied to a light emitting element to perform light emission operation at a desired luminance gradation Good. Note that the light emission drive circuit DC shown in the second configuration example has a circuit configuration corresponding to both the voltage designation type and current designation type gradation control methods.

<電子機器への適用例>
次に、上述した実施形態に係る半導体装置(薄膜トランジスタ)を備えた発光装置(表示装置)を適用した電子機器について図面を参照して説明する。
<Application examples to electronic devices>
Next, an electronic apparatus to which the light emitting device (display device) including the semiconductor device (thin film transistor) according to the above-described embodiment is applied will be described with reference to the drawings.

上述したような表示パネル110や駆動ドライバ(選択ドライバ120、データドライバ130、電源ドライバ140)を備える表示装置100は、例えばデジタルカメラや薄型テレビジョン、モバイル型のパーソナルコンピュータ、携帯電話等、種々の電子機器の表示デバイスとして良好に適用できるものである。   The display device 100 including the display panel 110 and the driving drivers (the selection driver 120, the data driver 130, and the power supply driver 140) as described above includes various types such as a digital camera, a thin television, a mobile personal computer, and a mobile phone. It can be favorably applied as a display device for electronic equipment.

図11は、本発明に係る発光装置を適用したデジタルカメラの構成例を示す斜視図であり、図12は、本発明に係る発光装置を適用した薄型テレビジョンの構成例を示す斜視図であり、図13は、本発明に係る発光装置を適用したモバイル型のパーソナルコンピュータの構成例を示す斜視図であり、図14は、本発明に係る発光装置を適用した携帯電話の構成例を示す図である。   FIG. 11 is a perspective view illustrating a configuration example of a digital camera to which the light emitting device according to the present invention is applied, and FIG. 12 is a perspective view illustrating a configuration example of a thin television to which the light emitting device according to the present invention is applied. FIG. 13 is a perspective view showing a configuration example of a mobile personal computer to which the light emitting device according to the present invention is applied, and FIG. 14 is a diagram showing a configuration example of a mobile phone to which the light emitting device according to the present invention is applied. It is.

図11において、デジタルカメラ210は、大別して、本体部211と、レンズ部212と、操作部213と、上述した実施形態に示した半導体装置を備えた表示装置100を適用した表示部214と、シャッターボタン215とを備えている。これによれば、表示部214における薄膜トランジスタのオン電流特性のバラツキを抑制して、製品の歩留まりを向上させることができるとともに、良好な表示画質を実現することができる。   In FIG. 11, the digital camera 210 is roughly divided into a main body portion 211, a lens portion 212, an operation portion 213, and a display portion 214 to which the display device 100 including the semiconductor device described in the above embodiment is applied. And a shutter button 215. According to this, variation in the on-current characteristics of the thin film transistors in the display unit 214 can be suppressed, the product yield can be improved, and good display image quality can be realized.

また、図12において、薄型テレビジョン220は、大別して、本体部221と、上述した実施形態に示した半導体装置を備えた表示装置100を適用した表示部222と、操作用コントローラ(リモコン)223と、を備えている。これによれば、表示部222における薄膜トランジスタのオン電流特性のバラツキを抑制して、製品の歩留まりを向上させることができるとともに、良好な表示画質を実現することができる。   In FIG. 12, a thin television 220 is roughly divided into a main body 221, a display unit 222 to which the display device 100 including the semiconductor device described in the above embodiment is applied, and an operation controller (remote controller) 223. And. According to this, variation in the on-current characteristics of the thin film transistors in the display unit 222 can be suppressed, the product yield can be improved, and good display image quality can be realized.

また、図13において、パーソナルコンピュータ230は、大別して、本体部231と、キーボード232と、上述した実施形態に示した半導体装置を備えた表示装置100を適用した表示部233とを備えている。この場合においても、表示部233における薄膜トランジスタのオン電流特性のバラツキを抑制して、製品の歩留まりを向上させることができるとともに、良好な表示画質を実現することができる。   In FIG. 13, the personal computer 230 roughly includes a main body 231, a keyboard 232, and a display unit 233 to which the display device 100 including the semiconductor device described in the above embodiment is applied. Even in this case, variation in the on-current characteristics of the thin film transistors in the display portion 233 can be suppressed, the yield of products can be improved, and good display image quality can be realized.

また、図14において、携帯電話240は、大別して、操作部241と、受話口242と、送話口243と、上述した実施形態に示した半導体装置を備えた表示装置100を適用した表示部244とを備えている。この場合においても、表示部244における薄膜トランジスタのオン電流特性のバラツキを抑制して、製品の歩留まりを向上させることができるとともに、良好な表示画質を実現することができる。   14, the mobile phone 240 is roughly divided into a display unit to which the operation unit 241, the earpiece 242, the mouthpiece 243, and the display device 100 including the semiconductor device described in the above embodiment are applied. 244. Even in this case, variation in the on-current characteristics of the thin film transistors in the display portion 244 can be suppressed, the yield of products can be improved, and good display image quality can be realized.

なお、上述した各電子機器においては、本発明に係る半導体装置を備えた発光装置を、表示装置(表示デバイス)として適用した場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。本発明に係る半導体装置を備えた発光装置は、例えば発光素子を有する複数の画素が一方向に配列された発光素子アレイを備え、感光体ドラムに画像データに応じて発光素子アレイから出射した光を照射して露光する露光装置に適用するものであってもよい。   In each of the electronic devices described above, the case where the light-emitting device including the semiconductor device according to the present invention is applied as a display device (display device) has been described; however, the present invention is not limited to this. A light-emitting device including a semiconductor device according to the present invention includes, for example, a light-emitting element array in which a plurality of pixels having light-emitting elements are arranged in one direction, and light emitted from the light-emitting element array according to image data on a photosensitive drum. It may be applied to an exposure apparatus that performs exposure by irradiating.

11 基板
12 絶縁膜
13 ゲート電極
14 半導体層
15 チャネル保護層
16 カーボン絶縁膜
17 不純物半導体層
18 ソース、ドレイン電極
100 表示装置
110 表示パネル
120 選択ドライバ
130 データドライバ
140 電源ドライバ
TFT 薄膜トランジスタ
PIX 画素
DC 発光駆動回路
OEL 有機EL素子
Tr11、Tr12、Tr21〜Tr23 トランジスタ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 Substrate 12 Insulating film 13 Gate electrode 14 Semiconductor layer 15 Channel protective layer 16 Carbon insulating film 17 Impurity semiconductor layer 18 Source / drain electrode 100 Display device 110 Display panel 120 Select driver 130 Data driver 140 Power driver TFT Thin film transistor PIX Pixel DC Light emission drive Circuit OEL Organic EL element Tr11, Tr12, Tr21 to Tr23 Transistor

Claims (13)

基板上に、少なくとも、ゲート電極と、ゲート絶縁膜を介して前記ゲート電極に対向する半導体層と、前記半導体層に形成されるチャネル領域を保護するチャネル保護層と、前記チャネル保護層を挟んで対向するソース電極及びドレイン電極と、
前記ソース電極及び前記ドレイン電極と、前記チャネル保護層との間に設けられた、前記半導体層の膜質を変化させるための光熱変換層と、
を有することを特徴とする半導体装置。
On the substrate, at least a gate electrode, a semiconductor layer facing the gate electrode with a gate insulating film interposed therebetween, a channel protective layer protecting a channel region formed in the semiconductor layer, and the channel protective layer interposed therebetween Opposing source and drain electrodes;
A photothermal conversion layer for changing the film quality of the semiconductor layer, provided between the source electrode and the drain electrode, and the channel protective layer;
A semiconductor device comprising:
前記光熱変換層は、ダイヤモンドライクカーボンからなる絶縁膜であることを特徴とする請求項1記載の半導体装置。   2. The semiconductor device according to claim 1, wherein the photothermal conversion layer is an insulating film made of diamond-like carbon. 前記半導体層は、微結晶シリコンにより形成されていることを特徴とする請求項1又は2記載の半導体装置。   3. The semiconductor device according to claim 1, wherein the semiconductor layer is made of microcrystalline silicon. 前記半導体装置は、逆スタガ構造の薄膜トランジスタであることを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の半導体装置。   The semiconductor device according to claim 1, wherein the semiconductor device is a thin film transistor having an inverted staggered structure. 基板上に形成された第1の膜質からなる半導体層上にチャネル保護膜となる絶縁膜、及び、光熱変換層を順次積層して形成する工程と、
前記光熱変換層にレーザー光を照射して、前記半導体層の前記第1の膜質を第2の膜質に変化させる工程と、
前記光熱変換層及び前記絶縁膜を同一の平面形状に順次パターニングして、前記チャネル保護膜と当該チャネル保護膜上に積層された前記光熱変換層とを形成する工程と、
不純物半導体層を前記チャネル保護膜及び前記光熱変換層を覆うように形成する工程と、
前記不純物半導体層をパターニングして、該不純物半導体層を、前記チャネル保護膜を挟んで対向し、前記チャネル保護膜の両端部上に延在するように形成する工程と、
前記チャネル保護膜上の前記不純物半導体層間に露出する前記光熱変換層をエッチングして、前記不純物半導体層と前記チャネル保護膜との間に、前記光熱変換層の一部を残す工程と、
前記不純物半導体層を覆うように形成した金属層を前記不純物半導体層上に延在するようにパターニングして、ソース電極及びドレイン電極を形成する工程と、
を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
A step of sequentially laminating an insulating film serving as a channel protection film and a photothermal conversion layer on the semiconductor layer made of the first film quality formed on the substrate;
Irradiating the photothermal conversion layer with laser light to change the first film quality of the semiconductor layer to a second film quality;
Sequentially patterning the photothermal conversion layer and the insulating film into the same planar shape to form the channel protective film and the photothermal conversion layer laminated on the channel protective film;
Forming an impurity semiconductor layer so as to cover the channel protective film and the photothermal conversion layer;
Patterning the impurity semiconductor layer, forming the impurity semiconductor layer so as to face each other with the channel protective film interposed therebetween and to extend on both ends of the channel protective film;
Etching the photothermal conversion layer exposed between the impurity semiconductor layers on the channel protective film, leaving a part of the photothermal conversion layer between the impurity semiconductor layer and the channel protective film;
Patterning a metal layer formed so as to cover the impurity semiconductor layer so as to extend on the impurity semiconductor layer, and forming a source electrode and a drain electrode;
A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
前記第1の膜質からなる前記半導体層は、非晶質シリコンからなり、前記第2の膜質からなる前記半導体層は、微結晶シリコンからなることを特徴とする請求項5記載の半導体装置の製造方法。   6. The semiconductor device manufacturing method according to claim 5, wherein the semiconductor layer made of the first film quality is made of amorphous silicon, and the semiconductor layer made of the second film quality is made of microcrystalline silicon. Method. 前記光熱変換層は、ダイヤモンドライクカーボンからなる絶縁膜であることを特徴とする請求項5又は6記載の半導体装置の製造方法。   7. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 5, wherein the photothermal conversion layer is an insulating film made of diamond-like carbon. 前記不純物半導体層をパターニングする工程は、該不純物半導体層をパターニングした後、前記第2の膜質からなる前記半導体層を連続してパターニングする工程を含むことを特徴とする請求項5乃至7のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。   8. The step of patterning the impurity semiconductor layer includes a step of continuously patterning the semiconductor layer made of the second film quality after patterning the impurity semiconductor layer. A method for manufacturing the semiconductor device according to claim 1. 前記パターニングされた半導体層の側壁部を酸素プラズマ処理により端面酸化する工程を含み、
前記不純物半導体層間に露出する前記光熱変換層をエッチングする工程は、前記端面酸化を行う工程に含まれ、前記酸素プラズマ処理により、前記半導体層の側壁部を端面酸化する際に、前記不純物半導体層間に露出する前記光熱変換層もエッチングされることを特徴とする請求項8記載の半導体装置の製造方法。
Including a step of subjecting the sidewall portion of the patterned semiconductor layer to end face oxidation by oxygen plasma treatment,
The step of etching the light-to-heat conversion layer exposed between the impurity semiconductor layers is included in the step of performing the end face oxidation, and the end surface oxidation of the side wall portion of the semiconductor layer by the oxygen plasma treatment is performed. 9. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 8, wherein the photothermal conversion layer exposed to the surface is also etched.
発光素子と、該発光素子を駆動するための発光駆動回路とを有する複数の画素が、基板上に配列された発光パネルと、
前記発光パネルに配列された前記画素を選択状態に設定するための選択信号を出力する選択駆動回路と、
前記選択状態に設定された前記画素に、階調信号を供給する信号駆動回路と、
を備え、
前記画素の前記発光駆動回路、又は、前記選択駆動回路及び前記信号駆動回路を構成するスイッチング素子又は駆動素子は、前記基板上に、少なくとも、ゲート電極と、ゲート絶縁膜を介して前記ゲート電極に対向する半導体層と、前記半導体層に形成されるチャネル領域を保護するチャネル保護層と、前記チャネル保護層を挟んで対向するソース電極及びドレイン電極と、
前記ソース電極及び前記ドレイン電極と、前記チャネル保護層との間に設けられた、前記半導体層の膜質を変化させるための光熱変換層と、
を有することを特徴とする発光装置。
A light-emitting panel in which a plurality of pixels each having a light-emitting element and a light-emission driving circuit for driving the light-emitting element are arranged on a substrate;
A selection drive circuit for outputting a selection signal for setting the pixels arranged in the light emitting panel to a selected state;
A signal driving circuit for supplying a gradation signal to the pixel set in the selected state;
With
The light emission driving circuit of the pixel, or the switching element or the driving element constituting the selection driving circuit and the signal driving circuit is formed on the gate electrode via the gate electrode and the gate insulating film on the substrate. An opposing semiconductor layer, a channel protective layer protecting a channel region formed in the semiconductor layer, a source electrode and a drain electrode opposing each other with the channel protective layer interposed therebetween,
A photothermal conversion layer for changing the film quality of the semiconductor layer, provided between the source electrode and the drain electrode, and the channel protective layer;
A light emitting device comprising:
前記光熱変換層は、ダイヤモンドライクカーボンからなる絶縁膜であることを特徴とする請求項10記載の発光装置。   The light emitting device according to claim 10, wherein the photothermal conversion layer is an insulating film made of diamond-like carbon. 前記半導体層は、微結晶シリコンにより形成されていることを特徴とする請求項10又は11記載の発光装置。   The light emitting device according to claim 10, wherein the semiconductor layer is made of microcrystalline silicon. 請求項10乃至12のいずれかに記載の発光装置が実装されてなることを特徴とする電子機器。   An electronic apparatus comprising the light-emitting device according to claim 10 mounted thereon.
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