JP2013153178A - Semiconductor device - Google Patents

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JP2013153178A JP2013040529A JP2013040529A JP2013153178A JP 2013153178 A JP2013153178 A JP 2013153178A JP 2013040529 A JP2013040529 A JP 2013040529A JP 2013040529 A JP2013040529 A JP 2013040529A JP 2013153178 A JP2013153178 A JP 2013153178A
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semiconductor
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semiconductor layer
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Yasuyuki Arai
康行 荒井
Tatsuya Honda
達也 本田
Kengo Akimoto
健吾 秋元
Ikuko Kawamata
郁子 川俣
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Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
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Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor device with excellent light resistance in which unnecessary light-excited carriers do not occur even if light is incident to a channel portion of a semiconductor layer.SOLUTION: The semiconductor device includes: a gate electrode; a gate insulating layer; a first oxide semiconductor layer having a region overlapping the gate electrode via the gate insulating layer; a second oxide semiconductor layer having a region in contact with the first oxide semiconductor layer; a source electrode; and a drain electrode. The second oxide semiconductor layer has a lower conductivity than the first oxide semiconductor layer, has a region in contact with the source electrode, and has a region in contact with the drain electrode.

Description

本発明は、酸化物半導体を用いた半導体装置、半導体装置の作製方法に関する。   The present invention relates to a semiconductor device using an oxide semiconductor and a method for manufacturing the semiconductor device.

半導体装置、表示装置等に用いられる薄膜トランジスタ(TFT:Thin film
transistor)には、半導体材料よりなる半導体膜が用いられる。半導体材料
として、シリコンや有機半導体材料などが用いられているが、酸化物半導体を用いる例も
報告されている(例えば、特許文献1参照。)。
Thin film transistors (TFTs) used in semiconductor devices, display devices, etc.
For the transistor, a semiconductor film made of a semiconductor material is used. As a semiconductor material, silicon, an organic semiconductor material, or the like is used, but an example using an oxide semiconductor has also been reported (see, for example, Patent Document 1).

特開2000−150900号公報JP 2000-150900 A

しかし、酸化物半導体を用いた薄膜トランジスタにおいては、多結晶シリコンを用い
た薄膜トランジスタと比較して、電界効果移動度が低く、電気的特性の向上が求められて
いる。
However, in a thin film transistor using an oxide semiconductor, field effect mobility is low as compared with a thin film transistor using polycrystalline silicon, and improvement in electrical characteristics is required.

本発明は、このような状況に鑑みて、酸化物半導体を用いた薄膜トランジスタを有する
、高性能、かつ高信頼性の半導体装置、及びその作製方法を提供することを目的とする。
また、本発明は、低コストで生産性よく半導体装置を作製できる技術を提供することも目
的とする。
In view of such circumstances, an object of the present invention is to provide a high-performance and high-reliability semiconductor device having a thin film transistor using an oxide semiconductor and a manufacturing method thereof.
Another object of the present invention is to provide a technique capable of manufacturing a semiconductor device at low cost and high productivity.

本発明では、半導体層として化合物半導体材料を用い、半導体層とソース電極層及び
ドレイン電極層との間に、それぞれ導電性のバッファ層を形成する。バッファ層は有機化
合物及び無機化合物を含む層として形成される。化合物半導体材料を用いた半導体層とソ
ース電極層及びドレイン電極層との間に介在するバッファ層によって、半導体層とソース
電極層及びドレイン電極層との導電性は向上し、電気的に良好な接続を行うことができる
。従って薄膜トランジスタの電気的特性が向上し、高性能の半導体装置、表示装置を作製
することができる。
In the present invention, a compound semiconductor material is used as the semiconductor layer, and a conductive buffer layer is formed between the semiconductor layer and the source and drain electrode layers. The buffer layer is formed as a layer containing an organic compound and an inorganic compound. The buffer layer interposed between the semiconductor layer using the compound semiconductor material and the source electrode layer and the drain electrode layer improves the conductivity between the semiconductor layer and the source electrode layer and the drain electrode layer. It can be performed. Accordingly, the electrical characteristics of the thin film transistor are improved, and a high-performance semiconductor device or display device can be manufactured.

半導体層を形成する化合物半導体としては、例えば酸化物半導体が挙げられる。酸化
物半導体としては、酸化亜鉛(ZnO)、酸化マグネシウム亜鉛(MgxZn1-xO)、酸
化スズ(SnO2)、インジウム酸化物(In23)、酸化ガリウム(Ga23)などの
金属酸化物が挙げられる。また、上記酸化物半導体の複数より構成される酸化物半導体で
もよく、酸化亜鉛(ZnO)とインジウム酸化物(In23)と酸化ガリウム(Ga23
)とから構成されるInGaO3(ZnO)m(mは1以上50未満の整数であり、代表的
にはInGaO3(ZnO)5なども用いることができる。半導体材料はn型を有する半導
体であっても、p型を有する半導体であってもよく、他の不純物元素(アルミニウム、ガ
リウムなど)を含んで形成してもよい。不純物元素を含む酸化物半導体をターゲットとし
て用いたスパッタ法や、CVD法などにより形成することができる。また、不純物元素を
導入(ドーピング法、イオン注入法などによる添加)して、酸化物半導体に不純物元素を
有する様にしてもよい。
As a compound semiconductor that forms the semiconductor layer, for example, an oxide semiconductor can be given. Examples of the oxide semiconductor include zinc oxide (ZnO), magnesium zinc oxide (Mg x Zn 1-x O), tin oxide (SnO 2 ), indium oxide (In 2 O 3 ), and gallium oxide (Ga 2 O 3 ). And metal oxides. Alternatively, an oxide semiconductor including a plurality of the above oxide semiconductors may be used, and zinc oxide (ZnO), indium oxide (In 2 O 3 ), and gallium oxide (Ga 2 O 3).
InGaO 3 (ZnO) m (m is an integer greater than or equal to 1 and less than 50, typically InGaO 3 (ZnO) 5 can also be used. A semiconductor material is an n-type semiconductor. Alternatively, it may be a p-type semiconductor, may be formed to contain other impurity elements (aluminum, gallium, etc.), a sputtering method using an oxide semiconductor containing an impurity element as a target, It can be formed by a CVD method, or an impurity element may be introduced (added by a doping method, an ion implantation method, or the like) so that the oxide semiconductor includes the impurity element.

また、酸化亜鉛などの酸化物半導体は、可視光を透過するため透明である。このよう
な透光性(可視光領域の光を透過する)の半導体材料を用いた半導体層は、可視光の吸収
が少ないため、半導体層のチャネル部分に光が入射しても不要な光励起キャリアが発生し
ない、耐光性の優れた信頼性の高い薄膜トランジスタとすることができる。なお、他の化
合物半導体として、窒化物半導体、炭化物半導体等を用いてもよい。
An oxide semiconductor such as zinc oxide is transparent because it transmits visible light. A semiconductor layer using such a light-transmitting semiconductor material (transmitting light in the visible light region) absorbs less visible light, so unnecessary photoexcited carriers even when light enters the channel portion of the semiconductor layer. Thus, a highly reliable thin film transistor with excellent light resistance can be obtained. Note that a nitride semiconductor, a carbide semiconductor, or the like may be used as another compound semiconductor.

酸化物半導体のような化合物半導体は、他のシリコンや有機半導体材料などの半導体
材料と比較して、材料が安価であり作製工程も複雑化しないため、低コストで半導体装置
を作製することができる。
Compared with other semiconductor materials such as silicon and organic semiconductor materials, a compound semiconductor such as an oxide semiconductor is less expensive and does not complicate the manufacturing process, so that a semiconductor device can be manufactured at low cost. .

なお、本明細書中において半導体装置とは、半導体特性を利用することで機能しうる装
置を指す。本発明を用いて多層配線層や、プロセッサ回路を有するチップ(以下プロセッ
サチップともいう)などの半導体装置を作製することができる。
Note that in this specification, a semiconductor device refers to a device that can function by utilizing semiconductor characteristics. By using the present invention, a semiconductor device such as a multilayer wiring layer or a chip having a processor circuit (hereinafter also referred to as a processor chip) can be manufactured.

本発明は表示機能を有する装置である表示装置にも用いることができ、本発明を用い
る表示装置には、エレクトロルミネセンス(以下「EL」ともいう。)と呼ばれる発光を
発現する有機物、若しくは有機物と無機物の混合物を含む層を、電極間に介在させた発光
素子とTFTとが接続された発光表示装置や、液晶材料を有する液晶素子を表示素子とし
て用いる液晶表示装置などがある。
The present invention can also be used for a display device that has a display function. The display device using the present invention includes an organic substance that emits light called electroluminescence (hereinafter also referred to as “EL”), or an organic substance. And a liquid crystal display device using a liquid crystal element having a liquid crystal material as a display element, and the like.

本発明の半導体装置の一は、酸化物半導体層と、導電層と、半導体層と導電層との間
に設けられた有機化合物及び無機化合物を含む層を有する。有機化合物及び無機化合物を
含む層が、酸化物半導体層及び導電層と接して設けられればよいので、薄膜トランジスタ
の構造によって、酸化物半導体層、有機化合物及び無機化合物を含む層、導電層の積層順
は設けられる基板に対して変化する。また、薄膜トランジスタの構造によっては、半導体
層、有機化合物及び無機化合物を含む層、及び導電層が基板上に隣接して設けられる場合
もある。
One embodiment of the semiconductor device of the present invention includes an oxide semiconductor layer, a conductive layer, and a layer containing an organic compound and an inorganic compound provided between the semiconductor layer and the conductive layer. Since the layer containing an organic compound and an inorganic compound only needs to be provided in contact with the oxide semiconductor layer and the conductive layer, the stacking order of the oxide semiconductor layer, the layer containing the organic compound and the inorganic compound, and the conductive layer depends on the structure of the thin film transistor. Varies with the substrate provided. Further, depending on the structure of the thin film transistor, a semiconductor layer, a layer containing an organic compound and an inorganic compound, and a conductive layer may be provided adjacent to each other on the substrate.

本発明の半導体装置の一は、酸化物半導体層と、ソース電極層と、ドレイン電極層と
、半導体層とソース電極層との間に設けられた第1の有機化合物及び無機化合物を含む層
と、半導体層とドレイン電極層との間に設けられた第2の有機化合物及び無機化合物を含
む層とを有する。
One embodiment of a semiconductor device of the present invention includes an oxide semiconductor layer, a source electrode layer, a drain electrode layer, and a layer including a first organic compound and an inorganic compound provided between the semiconductor layer and the source electrode layer. And a layer containing a second organic compound and an inorganic compound provided between the semiconductor layer and the drain electrode layer.

本発明の半導体装置の一は、ゲート電極層と、ゲート絶縁層と、酸化物半導体層と、
ソース電極層と、ドレイン電極層と、半導体層とソース電極層との間に設けられた第1の
有機化合物及び無機化合物を含む層と、半導体層とドレイン電極層との間に設けられた第
2の有機化合物及び無機化合物を含む層とを有する。
One of the semiconductor devices of the present invention is a gate electrode layer, a gate insulating layer, an oxide semiconductor layer,
A source electrode layer, a drain electrode layer, a first organic compound and an inorganic compound layer provided between the semiconductor layer and the source electrode layer, and a first layer provided between the semiconductor layer and the drain electrode layer; And a layer containing two organic compounds and an inorganic compound.

本発明の半導体装置の一は、ゲート電極層と、ゲート電極層上にゲート絶縁層と、ゲ
ート絶縁層上にソース電極層及びドレイン電極層と、ソース電極層及びドレイン電極層上
に酸化物半導体層と、酸化物半導体層上に有機材料を含む半導体層とを有する。
One embodiment of the semiconductor device of the present invention includes a gate electrode layer, a gate insulating layer over the gate electrode layer, a source electrode layer and a drain electrode layer over the gate insulating layer, and an oxide semiconductor over the source electrode layer and the drain electrode layer. And a semiconductor layer including an organic material over the oxide semiconductor layer.

本発明の半導体装置の作製方法の一は、酸化物半導体層を形成し、半導体層に接して
有機化合物及び無機化合物を含む層を形成し、有機化合物及び無機化合物を含む層に接し
て導電層を形成する。
According to one method for manufacturing a semiconductor device of the present invention, an oxide semiconductor layer is formed, a layer containing an organic compound and an inorganic compound is formed in contact with the semiconductor layer, and a conductive layer is contacted with the layer containing the organic compound and the inorganic compound. Form.

本発明の半導体装置の作製方法の一は、酸化物半導体層を形成し、半導体層上に、第
1の有機化合物及び無機化合物を含む層と第2の有機化合物及び無機化合物を含む層とを
形成し、第1の有機化合物及び無機化合物を含む層上にソース電極層を、第2の有機化合
物及び無機化合物を含む層上にドレイン電極層を形成する。
In one embodiment of the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention, an oxide semiconductor layer is formed, and a layer containing a first organic compound and an inorganic compound and a layer containing a second organic compound and an inorganic compound are formed over the semiconductor layer. The source electrode layer is formed on the layer containing the first organic compound and the inorganic compound, and the drain electrode layer is formed on the layer containing the second organic compound and the inorganic compound.

本発明の半導体装置の作製方法の一は、ゲート電極層を形成し、ゲート電極層上にゲ
ート絶縁層を形成し、ゲート絶縁層上に酸化物半導体層を形成し、半導体層上に、第1の
有機化合物及び無機化合物を含む層と第2の有機化合物及び無機化合物を含む層とを形成
し、第1の有機化合物及び無機化合物を含む層上にソース電極層を、第2の有機化合物及
び無機化合物を含む層上にドレイン電極層を形成する。
According to one method for manufacturing a semiconductor device of the present invention, a gate electrode layer is formed, a gate insulating layer is formed over the gate electrode layer, an oxide semiconductor layer is formed over the gate insulating layer, Forming a layer containing a first organic compound and an inorganic compound and a layer containing a second organic compound and an inorganic compound, and forming a source electrode layer on the layer containing the first organic compound and the inorganic compound; A drain electrode layer is formed on the layer containing the inorganic compound.

本発明の半導体装置の作製方法の一は、ゲート電極層を形成し、ゲート電極層上にゲ
ート絶縁層を形成し、ゲート絶縁層上にソース電極層及びドレイン電極層を形成し、ソー
ス電極層上に第1の有機化合物及び無機化合物を含む層を、ドレイン電極層上に第2の有
機化合物及び無機化合物を含む層を形成し、第1の有機化合物及び無機化合物を含む層と
第2の有機化合物と無機化合物を含む層との上に酸化物半導体層を形成する。
In one embodiment of the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention, a gate electrode layer is formed, a gate insulating layer is formed over the gate electrode layer, a source electrode layer and a drain electrode layer are formed over the gate insulating layer, and a source electrode layer is formed. A layer containing a first organic compound and an inorganic compound is formed on the drain electrode layer, a layer containing a second organic compound and an inorganic compound is formed on the drain electrode layer; An oxide semiconductor layer is formed over the layer containing an organic compound and an inorganic compound.

本発明の半導体装置の作製方法の一は、酸化物半導体層を形成し、半導体層上に第1
の有機化合物及び無機化合物を含む層と第2の有機化合物及び無機化合物を含む層とを形
成し、第1の有機化合物及び無機化合物を含む層上にソース電極層を、第2の有機化合物
及び無機化合物を含む層上にドレイン電極層を形成し、ソース電極層、ドレイン電極層及
び半導体層上にゲート絶縁層を形成し、ゲート絶縁層上にゲート電極層を形成する。
In one embodiment of the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention, an oxide semiconductor layer is formed and a first layer is formed over the semiconductor layer.
Forming a layer containing the organic compound and the inorganic compound and a layer containing the second organic compound and the inorganic compound, and forming a source electrode layer on the layer containing the first organic compound and the inorganic compound, A drain electrode layer is formed over the layer containing an inorganic compound, a gate insulating layer is formed over the source electrode layer, the drain electrode layer, and the semiconductor layer, and a gate electrode layer is formed over the gate insulating layer.

本発明の半導体装置の作製方法の一は、ゲート電極層を形成し、ゲート電極層上にゲ
ート絶縁層を形成し、ゲート絶縁層上にソース電極層及びドレイン電極層を形成し、ソー
ス電極層及びドレイン電極層上に酸化物半導体層を形成し、酸化物半導体層上に有機材料
を含む半導体層を形成する。
In one embodiment of the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention, a gate electrode layer is formed, a gate insulating layer is formed over the gate electrode layer, a source electrode layer and a drain electrode layer are formed over the gate insulating layer, and a source electrode layer is formed. An oxide semiconductor layer is formed over the drain electrode layer, and a semiconductor layer containing an organic material is formed over the oxide semiconductor layer.

本発明では、酸化物半導体層とソース電極層及びドレイン電極層との間に介在するバ
ッファ層によって、酸化物半導体層とソース電極層及びドレイン電極層との導電性は向上
し、電気的に良好な接続を行うことができる。従って薄膜トランジスタの電気的特性が向
上し、高性能の半導体装置、表示装置を作製することができる。
In the present invention, the conductivity between the oxide semiconductor layer, the source electrode layer, and the drain electrode layer is improved by the buffer layer interposed between the oxide semiconductor layer, the source electrode layer, and the drain electrode layer. Connection can be made. Accordingly, the electrical characteristics of the thin film transistor are improved, and a high-performance semiconductor device or display device can be manufactured.

酸化物半導体は、他のシリコンや有機半導体材料などの半導体材料と比較して、材料
が安価であり作製工程も複雑化しないため、低コストで半導体装置を作製することができ
る。また、酸化物半導体は可視光の吸収が少ないため、半導体層のチャネル部分に光が入
射しても不要な光励起キャリアが発生しない、耐光性の優れた薄膜トランジスタとするこ
とができる。従って、高速動作を行うことができる高性能、かつ高信頼性の半導体装置、
表示装置を作製することもできる。
An oxide semiconductor is less expensive and does not complicate a manufacturing process than a semiconductor material such as silicon or an organic semiconductor material; thus, a semiconductor device can be manufactured at low cost. In addition, since an oxide semiconductor has little absorption of visible light, a thin film transistor with excellent light resistance can be obtained in which unnecessary photoexcited carriers are not generated even when light enters a channel portion of a semiconductor layer. Therefore, a high-performance and highly reliable semiconductor device capable of high-speed operation,
A display device can also be manufactured.

本発明を示す概念図。The conceptual diagram which shows this invention. 本発明の半導体装置を示す図。FIG. 11 illustrates a semiconductor device of the present invention. 本発明の半導体装置を示す図。FIG. 11 illustrates a semiconductor device of the present invention. 本発明の表示装置の作製方法を示す図。4A and 4B illustrate a method for manufacturing a display device of the present invention. 本発明の表示装置の作製方法を示す図。4A and 4B illustrate a method for manufacturing a display device of the present invention. 本発明の表示装置の作製方法を示す図。4A and 4B illustrate a method for manufacturing a display device of the present invention. 本発明の表示装置の作製方法を示す図。4A and 4B illustrate a method for manufacturing a display device of the present invention. 本発明の表示装置を示す図。FIG. 6 illustrates a display device of the present invention. 本発明のEL表示モジュールの構成例を示す断面図。Sectional drawing which shows the structural example of EL display module of this invention. 本発明のEL表示パネルに適用できる画素の構成を示す回路図。FIG. 11 is a circuit diagram illustrating a structure of a pixel that can be applied to an EL display panel of the present invention. 本発明に適用できる発光素子の構成を示す図。FIG. 6 illustrates a structure of a light-emitting element that can be applied to the present invention. 本発明の表示装置の作製方法を示す図。4A and 4B illustrate a method for manufacturing a display device of the present invention. 本発明の表示装置の作製方法を示す図。4A and 4B illustrate a method for manufacturing a display device of the present invention. 本発明の表示装置を示す図。FIG. 6 illustrates a display device of the present invention. 本発明の表示装置を示す図。FIG. 6 illustrates a display device of the present invention. 本発明の液晶表示モジュールの構成例を示す断面図。Sectional drawing which shows the structural example of the liquid crystal display module of this invention. 本発明の表示装置の上面図。The top view of the display apparatus of this invention. 本発明の表示装置の上面図。The top view of the display apparatus of this invention. 本発明が適用される保護回路を示す図。The figure which shows the protection circuit to which this invention is applied. 本発明が適用される電子機器の主要な構成を示すブロック図。1 is a block diagram illustrating a main configuration of an electronic device to which the present invention is applied. 本発明が適用される電子機器を示す図。FIG. 11 illustrates an electronic device to which the present invention is applied. 本発明が適用される電子機器を示す図。FIG. 11 illustrates an electronic device to which the present invention is applied. 本発明の半導体装置を示す図。FIG. 11 illustrates a semiconductor device of the present invention. 本発明が適用される半導体装置を示す図。1 is a diagram showing a semiconductor device to which the present invention is applied. 本発明の半導体装置を示す図。FIG. 11 illustrates a semiconductor device of the present invention. 本発明が適用される電子機器を示す図。FIG. 11 illustrates an electronic device to which the present invention is applied. 本発明の表示装置を示す図。FIG. 6 illustrates a display device of the present invention.

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

(実施の形態1)
本発明の実施の形態について、図1を用いて説明する。図1(A)(B)(C)に示
すトランジスタは、ボトムゲート構造のコプラナー型の薄膜トランジスタである。
(Embodiment 1)
An embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The transistors illustrated in FIGS. 1A, 1B, and 1C are coplanar thin film transistors with a bottom gate structure.

本実施の形態では、半導体層として化合物半導体材料を用い、半導体層とソース電極
層及びドレイン電極層との間に、それぞれ導電性のバッファ層を形成する。バッファ層は
有機化合物及び無機化合物を含む層として形成される。化合物半導体材料を用いた半導体
層とソース電極層及びドレイン電極層との間に介在するバッファ層によって、半導体層と
ソース電極層及びドレイン電極層との導電性は向上し、電気的に良好な接続を行うことが
できる。
In this embodiment, a compound semiconductor material is used for the semiconductor layer, and a conductive buffer layer is formed between the semiconductor layer and the source and drain electrode layers. The buffer layer is formed as a layer containing an organic compound and an inorganic compound. The buffer layer interposed between the semiconductor layer using the compound semiconductor material and the source electrode layer and the drain electrode layer improves the conductivity between the semiconductor layer and the source electrode layer and the drain electrode layer. It can be performed.

図1(A)で示すように、基板50上に、ゲート電極層51が設けられ、ゲート電極
層51上にゲート絶縁層52、ゲート絶縁層52上にソース電極層又はドレイン電極層5
3a及びソース電極層又はドレイン電極層53bが形成されている。ソース電極層又はド
レイン電極層53a及びソース電極層又はドレイン電極層53b上には半導体層55が形
成されており、ソース電極層又はドレイン電極層53aと半導体層55との間にはバッフ
ァ層54bが、ソース電極層又はドレイン電極層53bと半導体層55との間にはバッフ
ァ層54bが設けられている。
As shown in FIG. 1A, a gate electrode layer 51 is provided over a substrate 50, a gate insulating layer 52 is formed on the gate electrode layer 51, and a source or drain electrode layer 5 is formed on the gate insulating layer 52.
3a and a source or drain electrode layer 53b are formed. A semiconductor layer 55 is formed over the source or drain electrode layer 53 a and the source or drain electrode layer 53 b, and a buffer layer 54 b is provided between the source or drain electrode layer 53 a and the semiconductor layer 55. A buffer layer 54 b is provided between the source or drain electrode layer 53 b and the semiconductor layer 55.

バッファ層54a及びバッファ層54bは、導電性を有し、有機化合物及び無機化合
物を含む層より形成されている。このバッファ層54a及びバッファ層54bにより、ソ
ース電極層又はドレイン電極層53aと半導体層55と、ソース電極層又はドレイン電極
層53bと半導体層55との接触抵抗が低下し、電気的接続を良好にすることができる。
The buffer layer 54a and the buffer layer 54b have conductivity and are formed from a layer containing an organic compound and an inorganic compound. The buffer layer 54a and the buffer layer 54b reduce the contact resistance between the source or drain electrode layer 53a and the semiconductor layer 55, and between the source or drain electrode layer 53b and the semiconductor layer 55, so that the electrical connection is improved. can do.

半導体層に用いる材料とソース電極層及びドレイン電極層に用いる材料の組み合わせ
によっては、導通できない、また高抵抗となるなどの電気的特性が低下する場合がある。
よって、半導体層に用いる材料とソース電極層及びドレイン電極層に用いる材料は適宜選
択する必要がある。本実施の形態では、ソース電極層及びドレイン電極層と酸化物半導体
層とをバッファ層を介して積層し電気的に接続するため、上記のような電気的特性の低下
を防ぎ、かつ材料の自由に選択することができる。そのため、必要とされる特性(電気的
特性、信頼性に関する特性(材料の積層状態(密着性など)))を満たすような半導体装
置を作製することができる。
Depending on the combination of the material used for the semiconductor layer and the material used for the source electrode layer and the drain electrode layer, electrical characteristics such as inability to conduct and high resistance may be deteriorated.
Therefore, the material used for the semiconductor layer and the material used for the source and drain electrode layers need to be selected as appropriate. In this embodiment, the source electrode layer, the drain electrode layer, and the oxide semiconductor layer are stacked and electrically connected to each other through the buffer layer, so that the above-described deterioration in electrical characteristics is prevented and the freedom of materials is reduced. Can be selected. Therefore, a semiconductor device that satisfies required characteristics (electric characteristics, characteristics related to reliability (a stacked state of materials (adhesion), etc.)) can be manufactured.

バッファ層に用いることのできる有機化合物は、正孔輸送性を有する有機化合物でも
電子輸送性を有する有機化合物でも用いることができる。正孔輸送性を有する有機化合物
はp型を有する半導体層とソース電極層及びドレイン電極層との間に設ける方が好ましく
、電子輸送性を有する有機化合物はn型を有する半導体層とソース電極層及びドレイン電
極層との間に設ける方が好ましい。
As the organic compound that can be used for the buffer layer, an organic compound having a hole transporting property or an organic compound having an electron transporting property can be used. The organic compound having a hole transporting property is preferably provided between the p-type semiconductor layer and the source and drain electrode layers, and the organic compound having an electron transporting property is an n-type semiconductor layer and the source electrode layer. And between the drain electrode layer and the drain electrode layer.

バッファ層に用いることのできる正孔輸送性を有する有機化合物は、4,4’−ビス
[N−(1−ナフチル)−N−フェニルアミノ]ビフェニル(略称:NPB)、4,4’
−ビス[N−(3−メチルフェニル)−N−フェニルアミノ]ビフェニル(略称:TPD
)、4,4’,4’’−トリス(N,N−ジフェニルアミノ)トリフェニルアミン(略称
:TDATA)、4,4’,4’’−トリス[N−(3−メチルフェニル)−N−フェニ
ルアミノ]トリフェニルアミン(略称:MTDATA)、4,4’−ビス{N−[4−(
N,N−ジ−m−トリルアミノ)フェニル]−N−フェニルアミノ}ビフェニル(略称:
DNTPD)、1,3,5−トリス[N,N−ジ(m−トリル)アミノ]ベンゼン(略称
:m−MTDAB)、4,4’,4’’−トリス(N−カルバゾリル)トリフェニルアミ
ン(略称:TCTA)、2,3−ビス(4−ジフェニルアミノフェニル)キノキサリン(
略称:TPAQn)、2,2’,3,3’−テトラキス(4−ジフェニルアミノフェニル
)−6,6’−ビスキノキサリン(略称:D−TriPhAQn)、2,3−ビス{4−
[N−(1−ナフチル)−N−フェニルアミノ]フェニル}−ジベンゾ[f,h]キノキ
サリン(略称:NPADiBzQn)等のアリールアミノ基を有する有機材料や、フタロ
シアニン(略称:H2Pc)、銅フタロシアニン(略称:CuPc)、バナジルフタロシ
アニン(略称:VOPc)等も用いることができる。
An organic compound having a hole-transport property that can be used for the buffer layer is 4,4′-bis [N- (1-naphthyl) -N-phenylamino] biphenyl (abbreviation: NPB), 4,4 ′.
-Bis [N- (3-methylphenyl) -N-phenylamino] biphenyl (abbreviation: TPD)
), 4,4 ′, 4 ″ -tris (N, N-diphenylamino) triphenylamine (abbreviation: TDATA), 4,4 ′, 4 ″ -tris [N- (3-methylphenyl) -N -Phenylamino] triphenylamine (abbreviation: MTDATA), 4,4′-bis {N- [4- (
N, N-di-m-tolylamino) phenyl] -N-phenylamino} biphenyl (abbreviation:
DNTPD), 1,3,5-tris [N, N-di (m-tolyl) amino] benzene (abbreviation: m-MTDAB), 4,4 ′, 4 ″ -tris (N-carbazolyl) triphenylamine (Abbreviation: TCTA), 2,3-bis (4-diphenylaminophenyl) quinoxaline (
Abbreviations: TPAQn), 2,2 ′, 3,3′-tetrakis (4-diphenylaminophenyl) -6,6′-biskinoxaline (abbreviation: D-TriPhAQn), 2,3-bis {4-
Organic materials having an arylamino group such as [N- (1-naphthyl) -N-phenylamino] phenyl} -dibenzo [f, h] quinoxaline (abbreviation: NPDiBzQn), phthalocyanine (abbreviation: H2Pc), copper phthalocyanine ( Abbreviation: CuPc), vanadyl phthalocyanine (abbreviation: VOPc), and the like can also be used.

また、下記一般式(1)で表されるような有機材料も正孔輸送性を有する有機化合物と
して好適に用いることができ、その具体例としては3−[N−(9−フェニルカルバゾー
ル−3−イル)−N−フェニルアミノ]−9−フェニルカルバゾール(略称:PCzPC
A1)、3,6−ビス[N−(9−フェニルカルバゾール−3−イル)−N−フェニルア
ミノ]−9−フェニルカルバゾール(略称:PCzPCA2)等を挙げることができる。
この構造を有する有機化合物を用いた第1の複合材料は熱的安定性に優れ、信頼性が良い
In addition, an organic material represented by the following general formula (1) can also be suitably used as the organic compound having a hole transporting property, and specific examples thereof include 3- [N- (9-phenylcarbazole-3]. -Yl) -N-phenylamino] -9-phenylcarbazole (abbreviation: PCzPC)
A1), 3,6-bis [N- (9-phenylcarbazol-3-yl) -N-phenylamino] -9-phenylcarbazole (abbreviation: PCzPCA2), and the like can be given.
The first composite material using an organic compound having this structure has excellent thermal stability and good reliability.

Figure 2013153178
(式中、R1およびR3は、それぞれ同一でも異なっていてもよく、水素、炭素数1〜6
のアルキル基、炭素数6〜25のアリール基、炭素数5〜9のヘテロアリール基、アリー
ルアルキル基、炭素数1〜7のアシル基のいずれかを表し、Ar1は、炭素数6〜25の
アリール基、炭素数5〜9のヘテロアリール基のいずれかを表し、R2は、水素、炭素数
1〜6のアルキル基、炭素数6〜12のアリール基のいずれかを表し、R4は、水素、炭
素数1〜6のアルキル基、炭素数6〜12のアリール基、一般式(2)で示される置換基
のいずれかを表し、一般式(2)で示される置換基において、R5は、水素、炭素数1〜
6のアルキル基、炭素数6〜25のアリール基、炭素数5〜9のヘテロアリール基、アリ
ールアルキル基、炭素数1〜7のアシル基のいずれかを表し、Ar2は、炭素数6〜25
のアリール基、炭素数5〜9のヘテロアリール基のいずれかを表し、R6は、水素、炭素
数1〜6のアルキル基、炭素数6〜12のアリール基のいずれかを表す。)
Figure 2013153178
(Wherein R1 and R3 may be the same as or different from each other, hydrogen, carbon number 1 to 6
Or an alkyl group having 6 to 25 carbon atoms, a heteroaryl group having 5 to 9 carbon atoms, an arylalkyl group, or an acyl group having 1 to 7 carbon atoms, Ar1 having 6 to 25 carbon atoms R2 represents any of an aryl group and a C5-C9 heteroaryl group, R2 represents hydrogen, a C1-C6 alkyl group, or a C6-C12 aryl group, R4 represents hydrogen , An alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, an aryl group having 6 to 12 carbon atoms, and a substituent represented by the general formula (2). In the substituent represented by the general formula (2), R5 is: Hydrogen, carbon number 1
6 represents an alkyl group having 6 to 25 carbon atoms, an aryl group having 6 to 25 carbon atoms, a heteroaryl group having 5 to 9 carbon atoms, an arylalkyl group, or an acyl group having 1 to 7 carbon atoms. Ar2 represents 6 to 25 carbon atoms.
R6 represents any one of hydrogen, an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, and an aryl group having 6 to 12 carbon atoms. )

Figure 2013153178
Figure 2013153178

また、下記一般式(3)乃至(6)のいずれかで示されるような有機材料も好適に用い
ることができる。下記一般式(3)乃至(6)のいずれかで表される有機化合物の具体例
としては、N−(2−ナフチル)カルバゾール(略称:NCz)、4,4’−ジ(N−カ
ルバゾリル)ビフェニル(略称:CBP)、9,10−ビス[4−(N−カルバゾリル)
フェニル]アントラセン(略称:BCPA)、3,5−ビス[4−(N−カルバゾリル)
フェニル]ビフェニル(略称:BCPBi)、1,3,5−トリス[4−(N−カルバゾ
リル)フェニル]ベンゼン(略称:TCPB)等を挙げることができる。
An organic material represented by any one of the following general formulas (3) to (6) can also be suitably used. Specific examples of the organic compound represented by any one of the following general formulas (3) to (6) include N- (2-naphthyl) carbazole (abbreviation: NCz), 4,4′-di (N-carbazolyl). Biphenyl (abbreviation: CBP), 9,10-bis [4- (N-carbazolyl)
Phenyl] anthracene (abbreviation: BCPA), 3,5-bis [4- (N-carbazolyl)
Phenyl] biphenyl (abbreviation: BCPBi), 1,3,5-tris [4- (N-carbazolyl) phenyl] benzene (abbreviation: TCPB), and the like.

Figure 2013153178
式中Arは炭素数6〜42の芳香族炭化水素基を表し、nは1〜3の自然数を表し、R1
、R2は水素、または炭素数1〜4のアルキル基、または炭素数6〜12のアリール基を
表す。
Figure 2013153178
In the formula, Ar represents an aromatic hydrocarbon group having 6 to 42 carbon atoms, n represents a natural number of 1 to 3, R1
, R2 represents hydrogen, an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, or an aryl group having 6 to 12 carbon atoms.

Figure 2013153178
ただし、式中Arは炭素数6〜42の1価の芳香族炭化水素(ビニル骨格を少なくとも
一つ含む芳香族炭化水素を含む)基を表し、R1、R2は水素、または炭素数1〜4のア
ルキル基、または炭素数6〜12のアリール基を表す。
Figure 2013153178
In the formula, Ar represents a monovalent aromatic hydrocarbon group having 6 to 42 carbon atoms (including an aromatic hydrocarbon containing at least one vinyl skeleton), and R1 and R2 are hydrogen or 1 to 4 carbon atoms. An alkyl group or an aryl group having 6 to 12 carbon atoms.

Figure 2013153178
ただし、式中Arは炭素数6〜42の2価の芳香族炭化水素基を表し、R1〜R4は水
素、または炭素数1〜4のアルキル基、または炭素数6〜12のアリール基を表す。
Figure 2013153178
However, Ar represents a C6-C42 bivalent aromatic hydrocarbon group, R1-R4 represents hydrogen, a C1-C4 alkyl group, or a C6-C12 aryl group. .

Figure 2013153178
ただし、式中Arは炭素数6〜42の3価の芳香族炭化水素基を表し、R1〜R6は水
素、または炭素数1〜4のアルキル基、または炭素数6〜12のアリール基を表す。
Figure 2013153178
In the formula, Ar represents a trivalent aromatic hydrocarbon group having 6 to 42 carbon atoms, R1 to R6 represent hydrogen, an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, or an aryl group having 6 to 12 carbon atoms. .

さらに、アントラセン、9,10−ジフェニルアントラセン(略称:DPA)、2−t
ert−ブチル−9,10−ジ(2−ナフチル)アントラセン(略称:t−BuDNA)
、テトラセン、ルブレン、ペンタセン等の芳香族炭化水素も用いることができる。
Further, anthracene, 9,10-diphenylanthracene (abbreviation: DPA), 2-t
ert-Butyl-9,10-di (2-naphthyl) anthracene (abbreviation: t-BuDNA)
Aromatic hydrocarbons such as tetracene, rubrene and pentacene can also be used.

バッファ層に用いることのできる電子輸送性を有する有機化合物は、例えば、トリス
(8−キノリノラト)アルミニウム(略称:Alq3)、トリス(4−メチル−8−キノ
リノラト)アルミニウム(略称:Almq3)、ビス(10−ヒドロキシベンゾ[h]−
キノリナト)ベリリウム(略称:BeBq2)、ビス(2−メチル−8−キノリノラト)
−4−フェニルフェノラト−アルミニウム(略称:BAlq)等キノリン骨格またはベン
ゾキノリン骨格を有する金属錯体等からなる材料を用いることができる。また、この他、
ビス[2−(2−ヒドロキシフェニル)ベンゾオキサゾラト]亜鉛(略称:Zn(BOX
2)、ビス[2−(2−ヒドロキシフェニル)ベンゾチアゾラト]亜鉛(略称:Zn(
BTZ)2)などのオキサゾール系、チアゾール系配位子を有する金属錯体などの材料も
用いることができる。さらに、金属錯体以外にも、2−(4−ビフェニリル)−5−(4
−tert−ブチルフェニル)−1,3,4−オキサジアゾール(略称:PBD)、1,
3−ビス[5−(p−tert−ブチルフェニル)−1,3,4−オキサジアゾール−2
−イル]ベンゼン(略称:OXD−7)、3−(4−tert−ブチルフェニル)−4−
フェニル−5−(4−ビフェニリル)−1,2,4−トリアゾール(略称:TAZ)、3
−(4−tert−ブチルフェニル)−4−(4−エチルフェニル)−5−(4−ビフェ
ニリル)−1,2,4−トリアゾール(略称:p−EtTAZ)、バソフェナントロリン
(略称:BPhen)、バソキュプロイン(略称:BCP)等を用いることができる。
Examples of the organic compound having an electron transporting property that can be used for the buffer layer include tris (8-quinolinolato) aluminum (abbreviation: Alq 3 ), tris (4-methyl-8-quinolinolato) aluminum (abbreviation: Almq 3 ), Bis (10-hydroxybenzo [h]-
Quinolinato) beryllium (abbreviation: BeBq 2 ), bis (2-methyl-8-quinolinolato)
A material formed of a metal complex having a quinoline skeleton or a benzoquinoline skeleton such as -4-phenylphenolato-aluminum (abbreviation: BAlq) can be used. In addition,
Bis [2- (2-hydroxyphenyl) benzoxazolate] zinc (abbreviation: Zn (BOX
2 ), bis [2- (2-hydroxyphenyl) benzothiazolate] zinc (abbreviation: Zn (
Materials such as metal complexes having an oxazole-based or thiazole-based ligand such as BTZ) 2 ) can also be used. In addition to metal complexes, 2- (4-biphenylyl) -5- (4
-Tert-butylphenyl) -1,3,4-oxadiazole (abbreviation: PBD), 1,
3-bis [5- (p-tert-butylphenyl) -1,3,4-oxadiazole-2
-Yl] benzene (abbreviation: OXD-7), 3- (4-tert-butylphenyl) -4-
Phenyl-5- (4-biphenylyl) -1,2,4-triazole (abbreviation: TAZ), 3
-(4-tert-butylphenyl) -4- (4-ethylphenyl) -5- (4-biphenylyl) -1,2,4-triazole (abbreviation: p-EtTAZ), bathophenanthroline (abbreviation: BPhen), Bathocuproine (abbreviation: BCP) or the like can be used.

バッファ層に用いることのできる無機化合物は、遷移金属の酸化物や窒化物が望まし
く、4〜8属に属する金属の酸化物もしくは窒化物がさらに望ましい。その中でもバナジ
ウム酸化物、タンタル酸化物、モリブデン酸化物、タングステン酸化物、レニウム酸化物
及びルテニウム酸化物は好適である。上記無機化合物は、正孔輸送性を有する有機化合物
と混合した複合材料として、p型を有する半導体層とソース電極層及びドレイン電極層と
の間に設けることが好ましい。
The inorganic compound that can be used for the buffer layer is preferably an oxide or nitride of a transition metal, more preferably an oxide or nitride of a metal belonging to Group 4-8. Among these, vanadium oxide, tantalum oxide, molybdenum oxide, tungsten oxide, rhenium oxide, and ruthenium oxide are preferable. The inorganic compound is preferably provided as a composite material mixed with an organic compound having a hole-transport property between the p-type semiconductor layer and the source and drain electrode layers.

バッファ層に用いることのできる他の無機化合物は、アルカリ金属及びアルカリ土類
金属、もしくはそれらを含む酸化物や窒化物が望ましく、具体的には、リチウム、ナトリ
ウム、カリウム、セシウム、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウム、リ
チウム酸化物、マグネシウム窒化物、カルシウム窒化物であることが好ましい。上記無機
化合物はドナー性を有しており、電子輸送性を有する有機化合物と混合した複合材料とし
て、n型を有する半導体層とソース電極層及びドレイン電極層との間に設けることが好ま
しい。
Other inorganic compounds that can be used for the buffer layer are preferably alkali metals and alkaline earth metals, or oxides or nitrides containing them, specifically lithium, sodium, potassium, cesium, magnesium, calcium, Strontium, barium, lithium oxide, magnesium nitride, and calcium nitride are preferable. The inorganic compound has a donor property, and is preferably provided as a composite material mixed with an organic compound having an electron transport property between the n-type semiconductor layer and the source and drain electrode layers.

以上、上記有機化合物の少なくとも一種と、上記無機化合物の少なくとの一種を含ん
でバッファ層である有機化合物及び無機化合物を含む層を形成することができる。もちろ
ん有機化合物及び無機化合物は複数種用いて形成してもよい。
As described above, a layer containing an organic compound and an inorganic compound which are buffer layers containing at least one of the organic compounds and at least one of the inorganic compounds can be formed. Of course, a plurality of organic compounds and inorganic compounds may be used.

バッファ層である有機化合物及び無機化合物を含む層は、電子ビーム蒸着法、共蒸着
などの蒸着法、スパッタリング法、CVD法や、混合溶液を用いたスピンコート法など塗
布法、ゾル−ゲル法を用いることができる。バッファ層は各々の材料を同時に成膜するこ
とにより形成することができ、抵抗加熱蒸着同士による共蒸着法、電子ビーム蒸着同士に
よる共蒸着法、抵抗加熱蒸着と電子ビーム蒸着による共蒸着法、抵抗加熱蒸着とスパッタ
リングによる成膜、電子ビーム蒸着とスパッタリングによる成膜など、同種、異種の方法
を組み合わせて形成することができる。また、特定の目的に調合された組成物の液滴を選
択的に吐出(噴出)して所定のパターンに形成することが可能な、液滴吐出(噴出)法(
その方式によっては、インクジェット法とも呼ばれる。)、物体が所望のパターンに転写
、または描写できる方法、例えば各種印刷法(スクリーン(孔版)印刷、オフセット(平
版)印刷、凸版印刷やグラビア(凹版)印刷など所望なパターンで形成される方法)、デ
ィスペンサ法なども用いることができる。また、同時に形成するのではなく、どちらか一
方(有機化合物層又は無機化合物層)を形成した後に、イオン注入法やドーピング法など
によって他の片方(有機化合物又は無機化合物)を導入し、バッファ層を形成してもよい
The buffer layer containing an organic compound and an inorganic compound is formed by an electron beam evaporation method, a vapor deposition method such as co-evaporation, a sputtering method, a CVD method, a coating method such as a spin coating method using a mixed solution, or a sol-gel method. Can be used. The buffer layer can be formed by depositing each material at the same time, co-evaporation method by resistance heating deposition, co-evaporation method by electron beam deposition, co-evaporation method by resistance heating deposition and electron beam deposition, resistance It can be formed by combining the same or different methods such as film formation by heating vapor deposition and sputtering and film formation by electron beam vapor deposition and sputtering. In addition, a droplet discharge (spout) method that can selectively discharge (spout) droplets of a composition prepared for a specific purpose to form a predetermined pattern (
Depending on the method, it is also called an inkjet method. ), A method by which an object can be transferred or drawn in a desired pattern, for example, various printing methods (a method in which a desired pattern such as screen (stencil) printing, offset (flat plate) printing, letterpress printing or gravure (intaglio printing) is formed) A dispenser method or the like can also be used. In addition, after forming either one (organic compound layer or inorganic compound layer) instead of forming at the same time, the other one (organic compound or inorganic compound) is introduced by an ion implantation method or a doping method, and the buffer layer May be formed.

半導体層を形成する化合物半導体としては、例えば酸化物半導体が挙げられる。酸化
物半導体としては、酸化亜鉛(ZnO)、酸化マグネシウム亜鉛(MgxZn1-xO)、酸
化スズ(SnO2)、インジウム酸化物(In23)、酸化ガリウム(Ga23)などの
金属酸化物が挙げられる。また、上記酸化物半導体の複数より構成される酸化物半導体で
もよく、酸化亜鉛(ZnO)とインジウム酸化物(In23)と酸化ガリウム(Ga23
)とから構成されるInGaO3(ZnO)m(mは1以上50未満の整数であり、代表的
にはInGaO3(ZnO)5なども用いることができる。上記半導体は、非晶質、微結晶
性、または結晶性のどの構成を有するものであってもよい。半導体材料はn型を有する半
導体であっても、p型を有する半導体であってもよく、他の不純物元素(アルミニウム、
ガリウムなど)を含んで形成してもよい。不純物元素を含む酸化物半導体をターゲットと
して用いたスパッタ法や、CVD法などにより形成することができる。また、不純物元素
を導入(ドーピング法、イオン注入法などによる添加)して、酸化物半導体に不純物元素
を有する様にしてもよい。半導体層は、蒸着法、CVD法、プラズマCVD法、スパッタ
リング法等の方法により単層又は積層して形成することができる。また、液滴吐出法や、
印刷法(スクリーン印刷、オフセット印刷、凸版印刷やグラビア(凹版)印刷法など)、
スピンコート法などの塗布法、ディッピング法などを用いることもできる。
As a compound semiconductor that forms the semiconductor layer, for example, an oxide semiconductor can be given. Examples of the oxide semiconductor include zinc oxide (ZnO), magnesium zinc oxide (Mg x Zn 1-x O), tin oxide (SnO 2 ), indium oxide (In 2 O 3 ), and gallium oxide (Ga 2 O 3 ). And metal oxides. Alternatively, an oxide semiconductor including a plurality of the above oxide semiconductors may be used, and zinc oxide (ZnO), indium oxide (In 2 O 3 ), and gallium oxide (Ga 2 O 3).
InGaO 3 (ZnO) m (m is an integer from 1 to less than 50, typically InGaO 3 (ZnO) 5 can also be used. The semiconductor material may have any structure of crystallinity or crystallinity, and the semiconductor material may be an n-type semiconductor or a p-type semiconductor, and other impurity elements (aluminum,
(Eg, gallium). It can be formed by a sputtering method using an oxide semiconductor containing an impurity element as a target, a CVD method, or the like. Alternatively, an impurity element may be introduced (added by a doping method, an ion implantation method, or the like) so that the oxide semiconductor includes the impurity element. The semiconductor layer can be formed as a single layer or a stacked layer by a method such as vapor deposition, CVD, plasma CVD, or sputtering. In addition, the droplet discharge method,
Printing methods (screen printing, offset printing, relief printing, gravure (intaglio printing), etc.),
A coating method such as a spin coating method, a dipping method, or the like can also be used.

また、酸化亜鉛などの酸化物半導体は、可視光を透過するため透明である。このよう
な透光性(可視光領域の光を透過する)の半導体材料を用いた半導体層は、可視光の吸収
が少ないため、半導体層のチャネル部分に光が入射しても不要な光励起キャリアが発生し
ない、耐光性の優れた信頼性の高い薄膜トランジスタとすることができる。なお、他の化
合物半導体として、窒化物半導体、炭化物半導体等を用いてもよい。
An oxide semiconductor such as zinc oxide is transparent because it transmits visible light. A semiconductor layer using such a light-transmitting semiconductor material (transmitting light in the visible light region) absorbs less visible light, so unnecessary photoexcited carriers even when light enters the channel portion of the semiconductor layer. Thus, a highly reliable thin film transistor with excellent light resistance can be obtained. Note that a nitride semiconductor, a carbide semiconductor, or the like may be used as another compound semiconductor.

酸化物半導体のような化合物半導体は、他のシリコンや有機半導体材料などの半導体
材料と比較して、材料が安価であり作製工程も複雑化しないため、低コストで半導体装置
を作製することができる。
Compared with other semiconductor materials such as silicon and organic semiconductor materials, a compound semiconductor such as an oxide semiconductor is less expensive and does not complicate the manufacturing process, so that a semiconductor device can be manufactured at low cost. .

また半導体層に不純物元素を含ませて形成し、一導電型(n型又はp型)を有する半
導体層を形成することができる。半導体層に添加する(含むように形成する)不純物元素
としては、13族元素(ボロン(B))、ガリウム(Ga)、インジウム(In)、タリウム
(Tl))、17族元素(フッ素(F)、塩素(Cl)、臭素(Br)、ヨウ素(I))、1族元
素(リチウム(Li)、ナトリウム(Na)、カリウム(K)、ルビジウム(Rb)、セシウム
(Cs))、15族元素(窒素(N)、リン(P)、ヒ素(As)、アンチモン(Sb)、ビスマ
ス(Bi))等を用いることができ、上記元素のうち一種、又は複数種を用いることができ
る。
In addition, a semiconductor layer having one conductivity type (n-type or p-type) can be formed by including an impurity element in a semiconductor layer. As an impurity element added (formed to include) to the semiconductor layer, a group 13 element (boron (B)), gallium (Ga), indium (In), thallium (Tl)), a group 17 element (fluorine (F ), Chlorine (Cl), bromine (Br), iodine (I)), group 1 elements (lithium (Li), sodium (Na), potassium (K), rubidium (Rb), cesium (Cs)), group 15 Elements (nitrogen (N), phosphorus (P), arsenic (As), antimony (Sb), bismuth (Bi)) and the like can be used, and one or more of the above elements can be used.

不純物元素の添加は、半導体層の一部でもよいし、全体に添加しても良く、その添加
量は、薄膜トランジスタ素子の寸法、厚さ、集積度、必要とされる性能(電気的特性など
)によって適宜、設定すれば良く、半導体層にわたって均一な濃度としても良いし、濃度
勾配を有していても良い。
The impurity element may be added to a part of the semiconductor layer or may be added to the entire semiconductor layer. The addition amount depends on the size, thickness, integration degree, required performance (electrical characteristics, etc.) of the thin film transistor element. The concentration may be set appropriately according to the above, and the concentration may be uniform over the semiconductor layer or may have a concentration gradient.

また、半導体層を積層構造としてもよい。図25(A)(B)に、半導体層を積層構
造とした例を示す。図25(A)(B)は、酸化物半導体層の他に有機材料を含む半導体
層である有機半導体層を用いた半導体層を形成する例である。
Further, the semiconductor layer may have a stacked structure. FIGS. 25A and 25B illustrate an example in which a semiconductor layer has a stacked structure. 25A and 25B illustrate an example of forming a semiconductor layer using an organic semiconductor layer which is a semiconductor layer containing an organic material in addition to an oxide semiconductor layer.

図25(A)は、コプラナー型の薄膜トランジスタであり、基板420上にゲート電
極層421、ゲート電極層421上にゲート絶縁層422が形成され、ゲート絶縁層42
2上にソース電極層又はドレイン電極層423a及びソース電極層又はドレイン電極層4
23bが形成されている。ソース電極層又はドレイン電極層423a及びソース電極層又
はドレイン電極層423bには、酸化物半導体層である半導体層425と有機材料を含む
半導体層426からなる2層積層の半導体層が形成されている。さらに、ソース電極層又
はドレイン電極層423aと半導体層425との間には有機化合物及び無機化合物を含む
層であるバッファ層424aが設けられ、ソース電極層又はドレイン電極層423bと半
導体層425との間には有機化合物及び無機化合物を含む層であるバッファ層424bが
設けられている。
FIG. 25A illustrates a coplanar thin film transistor in which a gate electrode layer 421 is formed over a substrate 420, a gate insulating layer 422 is formed over the gate electrode layer 421, and the gate insulating layer 42 is formed.
2 on the source or drain electrode layer 423a and the source or drain electrode layer 4
23b is formed. In the source or drain electrode layer 423a and the source or drain electrode layer 423b, a two-layer semiconductor layer including a semiconductor layer 425 which is an oxide semiconductor layer and a semiconductor layer 426 including an organic material is formed. . Further, a buffer layer 424 a that is a layer containing an organic compound and an inorganic compound is provided between the source or drain electrode layer 423 a and the semiconductor layer 425, and the source or drain electrode layer 423 b and the semiconductor layer 425 are provided. A buffer layer 424b which is a layer containing an organic compound and an inorganic compound is provided therebetween.

有機材料を含む半導体層426は酸化物半導体層である半導体層425を保護する機
能を有する。所望の形状に整形するために形成時にエッチングによる加工を行う場合、特
に有機材料を含む半導体層426は半導体層425を保護する効果をもたらす。このよう
な構造であると、酸化物半導体層である半導体層425がエッチングされやすく、エッチ
ャントやエッチングガスに対する耐性が弱くても、酸化物半導体層である半導体層425
は保護されエッチングされることはないので、高い信頼性を有する薄膜トランジスタを作
製することができる。
The semiconductor layer 426 including an organic material has a function of protecting the semiconductor layer 425 that is an oxide semiconductor layer. In the case where processing by etching is performed at the time of formation in order to shape into a desired shape, the semiconductor layer 426 including an organic material particularly has an effect of protecting the semiconductor layer 425. With such a structure, the semiconductor layer 425 that is an oxide semiconductor layer is easily etched, and the semiconductor layer 425 that is an oxide semiconductor layer has low resistance to an etchant or an etching gas.
Is protected and is not etched, so that a highly reliable thin film transistor can be manufactured.

また、バッファ層をソース側、ドレイン側、どちらか片方のみ設ける構造としてもよ
い。バッファ層をソース側あるいはドレイン側どちらか一方のみ設ける構造を図25(B
)に示す。図25(B)は、コプラナー型の薄膜トランジスタであり、基板430上にゲ
ート電極層431、ゲート電極層431上にゲート絶縁層432が形成され、ゲート絶縁
層432上にソース電極層又はドレイン電極層433a及びソース電極層又はドレイン電
極層433bが形成されている。ソース電極層又はドレイン電極層433a及びソース電
極層又はドレイン電極層433bには、酸化物半導体層である第1の半導体層435と有
機材料を含む第2の半導体層436からなる2層積層の半導体層が形成されている。さら
に、ソース電極層又はドレイン電極層433aと酸化物半導体層である第1の半導体層4
25との間には有機化合物及び無機化合物を含む層であるバッファ層434が設けられて
いる。
Alternatively, a structure in which only one of the buffer layer and the drain side is provided may be employed. A structure in which only one of the buffer layer and the drain side is provided is shown in FIG.
). FIG. 25B illustrates a coplanar thin film transistor in which a gate electrode layer 431 is formed over a substrate 430, a gate insulating layer 432 is formed over the gate electrode layer 431, and a source electrode layer or a drain electrode layer is formed over the gate insulating layer 432. 433a and a source or drain electrode layer 433b are formed. The source or drain electrode layer 433a and the source or drain electrode layer 433b each include a two-layer semiconductor including a first semiconductor layer 435 that is an oxide semiconductor layer and a second semiconductor layer 436 containing an organic material. A layer is formed. Further, the source or drain electrode layer 433a and the first semiconductor layer 4 which is an oxide semiconductor layer.
25, a buffer layer 434 which is a layer containing an organic compound and an inorganic compound is provided.

図25(B)において、バッファ層434とソース電極層又はドレイン電極層433
aとは別々に形成されているので、バッファ層434とソース電極層又はドレイン電極層
433aとの端部は一致していない断面図の例となっている。このように、バッファ層、
ソース電極層、ドレイン電極層、酸化物半導体層、有機材料を含む半導体層は、同工程で
同形状に加工してもよいし、それぞれ別工程別形状で形成してもよい。
In FIG. 25B, the buffer layer 434 and the source or drain electrode layer 433
Since a is formed separately from a, the end portions of the buffer layer 434 and the source or drain electrode layer 433a are examples of cross-sectional views that do not coincide with each other. Thus, the buffer layer,
The source electrode layer, the drain electrode layer, the oxide semiconductor layer, and the semiconductor layer containing an organic material may be processed into the same shape in the same step, or may be formed in different shapes according to different steps.

第1の半導体層上に積層する第2の半導体層として、有機材料を含む半導体層の他に
、他の酸化物を含む半導体層を積層してもよい。第2の半導体層に導電型を有する半導体
層を用いれば、酸化物半導体層である第1の半導体層の導電性(n型、p型などの導電型
)をより制御することができる。ソース電極層及びドレイン電極層側の第1の半導体層よ
り、積層する第2の半導体層の方が導電性が低い場合は、第2の半導体層とソース電極層
及びドレイン電極層とは接する構造でもよい。第1の半導体層より第2の半導体層の導電
性が高い場合、第2の半導体層はソース電極層及びドレイン電極層と接しない構造とする
方が好ましい。
As the second semiconductor layer stacked over the first semiconductor layer, in addition to the semiconductor layer including an organic material, a semiconductor layer including another oxide may be stacked. When a semiconductor layer having a conductivity type is used for the second semiconductor layer, the conductivity (conductivity type such as n-type or p-type) of the first semiconductor layer that is an oxide semiconductor layer can be further controlled. When the second semiconductor layer to be stacked has lower conductivity than the first semiconductor layer on the source electrode layer and drain electrode layer side, the second semiconductor layer is in contact with the source electrode layer and the drain electrode layer. But you can. In the case where the conductivity of the second semiconductor layer is higher than that of the first semiconductor layer, it is preferable that the second semiconductor layer have a structure that is not in contact with the source electrode layer and the drain electrode layer.

有機材料を含む半導体層426は、半導体として、有機半導体材料を用い、印刷法、ス
プレー法、スピン塗布法、液滴吐出法などで形成することができる。選択的に半導体層を
形成できる印刷法や液滴吐出法などを用いると、エッチング工程が必要ないため、工程数
を削減することが可能である。有機半導体としては、低分子材料、高分子材料などが用い
られ、有機色素、導電性高分子材料などの材料も用いることができる。本発明に用いる有
機半導体材料としては、その骨格が共役二重結合から構成されるπ電子共役系の高分子材
料が望ましい。代表的には、ポリチオフェン、ポリフルオレン、ポリ(3−アルキルチオ
フェン)、ポリチオフェン誘導体、ペンタセン等の可溶性の高分子材料を用いることがで
きる。
The semiconductor layer 426 containing an organic material can be formed by a printing method, a spray method, a spin coating method, a droplet discharge method, or the like using an organic semiconductor material as a semiconductor. When a printing method, a droplet discharge method, or the like that can selectively form a semiconductor layer is used, the number of steps can be reduced because an etching step is not necessary. As the organic semiconductor, a low molecular material, a polymer material, or the like is used, and materials such as an organic dye or a conductive polymer material can also be used. The organic semiconductor material used in the present invention is preferably a π-electron conjugated polymer material whose skeleton is composed of conjugated double bonds. Typically, a soluble polymer material such as polythiophene, polyfluorene, poly (3-alkylthiophene), a polythiophene derivative, or pentacene can be used.

その他にも用いることができる有機半導体材料としては、可溶性の前駆体を成膜した後
で処理することにより半導体層を形成することができる材料がある。なお、このような有
機半導体材料としては、ポリチエニレンビニレン、ポリ(2,5−チエニレンビニレン)
、ポリアセチレン、ポリアセチレン誘導体、ポリアリレンビニレンなどがある。
As another organic semiconductor material that can be used, there is a material that can form a semiconductor layer by processing after forming a soluble precursor. Such organic semiconductor materials include polythienylene vinylene and poly (2,5-thienylene vinylene).
, Polyacetylene, polyacetylene derivatives, polyarylene vinylene and the like.

前駆体を有機半導体に変換する際には、加熱処理だけではなく塩化水素ガスなどの反応
触媒を添加することがなされる。また、これらの可溶性有機半導体材料を溶解させる代表
的な溶媒としては、トルエン、キシレン、クロロベンゼン、ジクロロベンゼン、アニソー
ル、クロロフォルム、ジクロロメタン、γブチルラクトン、ブチルセルソルブ、シクロヘ
キサン、NMP(N−メチル−2−ピロリドン)、シクロヘキサノン、2−ブタノン、ジ
オキサン、ジメチルホルムアミド(DMF)または、THF(テトラヒドロフラン)など
を適用することができる。
When converting the precursor into an organic semiconductor, a reaction catalyst such as hydrogen chloride gas is added as well as heat treatment. Typical solvents for dissolving these soluble organic semiconductor materials include toluene, xylene, chlorobenzene, dichlorobenzene, anisole, chloroform, dichloromethane, γ-butyllactone, butyl cellosolve, cyclohexane, NMP (N-methyl-2) -Pyrrolidone), cyclohexanone, 2-butanone, dioxane, dimethylformamide (DMF), THF (tetrahydrofuran), or the like can be applied.

バッファ層424a及びバッファ層424bは、導電性を有し、有機化合物及び無機
化合物を含む層より形成されている。このバッファ層424a及びバッファ層424bに
より、ソース電極層又はドレイン電極層423aと酸化物半導体層である半導体層425
と、ソース電極層又はドレイン電極層423bと酸化物半導体層である半導体層425と
の接触抵抗が低下し、電気的接続を良好にすることができる。
The buffer layer 424a and the buffer layer 424b have conductivity and are formed from a layer containing an organic compound and an inorganic compound. By the buffer layer 424a and the buffer layer 424b, the source or drain electrode layer 423a and the semiconductor layer 425 which is an oxide semiconductor layer are used.
In addition, the contact resistance between the source or drain electrode layer 423b and the semiconductor layer 425 that is an oxide semiconductor layer is reduced, so that electrical connection can be improved.

図1(B)で示すように、基板60上に、ゲート電極層61が設けられ、ゲート電極
層61上にゲート絶縁層62、ゲート絶縁層62上にソース電極層又はドレイン電極層6
3a及びソース電極層又はドレイン電極層63bが形成されている。ソース電極層又はド
レイン電極層63a及びソース電極層又はドレイン電極層63b上には半導体層65が形
成されており、ソース電極層又はドレイン電極層63aと半導体層65との間にはバッフ
ァ層64bが、ソース電極層又はドレイン電極層63bと半導体層65との間にはバッフ
ァ層64bが設けられている。
As shown in FIG. 1B, a gate electrode layer 61 is provided over a substrate 60, a gate insulating layer 62 is formed on the gate electrode layer 61, and a source or drain electrode layer 6 is formed on the gate insulating layer 62.
3a and a source or drain electrode layer 63b are formed. A semiconductor layer 65 is formed over the source or drain electrode layer 63 a and the source or drain electrode layer 63 b, and a buffer layer 64 b is provided between the source or drain electrode layer 63 a and the semiconductor layer 65. A buffer layer 64 b is provided between the source or drain electrode layer 63 b and the semiconductor layer 65.

図1(B)の薄膜トランジスタにおいて、バッファ層64a及びバッファ層64bと
は同様のものではなく、異なる材料を用いた有機化合物と無機化合物を含む層である。ま
た、バッファ層64a及びバッファ層64bに同材料を用いる場合でも、含まれる有機化
合物と無機化合物の混合比、混合状態などを異ならせて、異なる特性(性質)を有するよ
うにしてもよい。
In the thin film transistor in FIG. 1B, the buffer layer 64a and the buffer layer 64b are not the same, and are layers containing an organic compound and an inorganic compound using different materials. Even when the same material is used for the buffer layer 64a and the buffer layer 64b, different characteristics (properties) may be obtained by changing the mixing ratio, mixing state, and the like of the organic compound and the inorganic compound contained therein.

バッファ層64a及びバッファ層64bは、導電性を有し、有機化合物及び無機化合
物を含む層より形成されている。このバッファ層64a及びバッファ層64bにより、ソ
ース電極層又はドレイン電極層63aと半導体層65と、ソース電極層又はドレイン電極
層63bと半導体層65との接触抵抗が低下し、電気的接続を良好にすることができる。
The buffer layer 64a and the buffer layer 64b have conductivity and are formed from a layer containing an organic compound and an inorganic compound. The buffer layer 64a and the buffer layer 64b reduce the contact resistance between the source or drain electrode layer 63a and the semiconductor layer 65, and between the source or drain electrode layer 63b and the semiconductor layer 65, thereby improving electrical connection. can do.

図1(A)の薄膜トランジスタは、バッファ層54a及びバッファ層54bに同材料
を用いており、ソース領域もドレイン領域も同材料、同構造の例となっている。このよう
に、ソース側、ドレイン側に同材料からなるバッファ層を用いてもよいし、図1(B)で
示すように異なる材料からなるバッファ層(異なる性質を有するバッファ層)を用いても
よい。また、バッファ層をソース側、ドレイン側、どちらか片方のみ設ける構造としても
よい。
The thin film transistor in FIG. 1A uses the same material for the buffer layer 54a and the buffer layer 54b, and the source region and the drain region are the same material and have the same structure. As described above, a buffer layer made of the same material may be used on the source side and the drain side, or buffer layers made of different materials (buffer layers having different properties) may be used as shown in FIG. Good. Alternatively, a structure in which only one of the buffer layer and the drain side is provided may be employed.

バッファ層によって、薄膜トランジスタの電気特性をさらに精密に制御することがで
きるので、半導体装置の電気的設計の自由度が増し、より必要とされる特性を付与された
、高機能、高性能で有用な半導体装置を作製することができる。
The buffer layer allows the electrical characteristics of the thin film transistor to be controlled more precisely, increasing the degree of freedom in electrical design of the semiconductor device, and providing high-performance, high-performance, and more useful characteristics. A semiconductor device can be manufactured.

また、バッファ層とソース電極層及びドレイン電極層との間に、一導電型を有する半
導体層を設ける構造としてもよい。一導電型を有する半導体層とバッファ層の導電性によ
ってはバッファ層と半導体層との間に一導電型を有する半導体層を形成しても良い。
Alternatively, a semiconductor layer having one conductivity type may be provided between the buffer layer and the source and drain electrode layers. Depending on the conductivity of the semiconductor layer having one conductivity type and the buffer layer, a semiconductor layer having one conductivity type may be formed between the buffer layer and the semiconductor layer.

図1(C)で示すように、基板70上に、ゲート電極層71が設けられ、ゲート電極
層71上にゲート絶縁層72、ゲート絶縁層72上にソース電極層又はドレイン電極層7
3a及びソース電極層又はドレイン電極層73bが形成されている。ソース電極層又はド
レイン電極層73a及びソース電極層又はドレイン電極層73b上には半導体層75が形
成されており、ソース電極層又はドレイン電極層73aと半導体層75との間にはバッフ
ァ層74bが、ソース電極層又はドレイン電極層73bと半導体層75との間にはバッフ
ァ層74bが設けられている。さらに、ソース電極層又はドレイン電極層73aとバッフ
ァ層74aとの間には一導電型を有する半導体層76aが、ソース電極層又はドレイン電
極層73bとバッファ層74bとの間には一導電型を有する半導体層76bが設けられて
いる。
As shown in FIG. 1C, a gate electrode layer 71 is provided over a substrate 70, a gate insulating layer 72 is provided on the gate electrode layer 71, and a source or drain electrode layer 7 is provided on the gate insulating layer 72.
3a and a source or drain electrode layer 73b are formed. A semiconductor layer 75 is formed over the source or drain electrode layer 73 a and the source or drain electrode layer 73 b, and a buffer layer 74 b is provided between the source or drain electrode layer 73 a and the semiconductor layer 75. A buffer layer 74 b is provided between the source or drain electrode layer 73 b and the semiconductor layer 75. Further, a semiconductor layer 76a having one conductivity type is provided between the source or drain electrode layer 73a and the buffer layer 74a, and a one conductivity type is provided between the source or drain electrode layer 73b and the buffer layer 74b. A semiconductor layer 76b is provided.

一導電型を有する半導体層としては、半導体材料に一導電型を付与する不純物元素を
含ませた半導体層を用いることができる。半導体材料としては、前述の酸化物半導体材料
(酸化亜鉛、酸化マグネシウム亜鉛、酸化スズ)、シリコン(Si)、ゲルマニウム(G
e)、有機半導体材料を用いてもよい。上記半導体材料に不純物元素(13族元素、17
族元素、1族元素、15族元素)等を、添加した半導体層を用いることができる。例えば
、一導電型を有する半導体層として、酸化亜鉛にアルミニウムやガリウムを添加した、ア
ルミニウムを含む酸化亜鉛やガリウムを含む酸化亜鉛などを用いるとよい。また、他の化
合物半導体(GaAs、InP、SiC、ZnSe、GaN、SiGeなど)を用いるこ
ともできる。半導体層は、結晶性を有していてもいなくても良く、非晶質半導体、微結晶
半導体、結晶性半導体どれであってもよい。非晶質半導体を光エネルギーや熱エネルギー
を利用して結晶化させ、結晶性半導体を形成することができる。また成膜直後の結晶性を
有する半導体層を用いてもよいし、非晶質半導体層と同様に結晶化し、結晶性を向上させ
てもよい。非晶質半導体層及び結晶性を有する半導体層の結晶化は、熱処理とレーザ光照
射による結晶化を組み合わせてもよく、熱処理やレーザ光照射を単独で、複数回行っても
良い。
As the semiconductor layer having one conductivity type, a semiconductor layer in which an impurity element imparting one conductivity type is added to a semiconductor material can be used. As the semiconductor material, the above-described oxide semiconductor materials (zinc oxide, magnesium zinc oxide, tin oxide), silicon (Si), germanium (G
e) Organic semiconductor materials may be used. An impurity element (group 13 element, 17
A semiconductor layer to which a group element, a group 1 element, a group 15 element) or the like is added can be used. For example, as the semiconductor layer having one conductivity type, zinc oxide containing aluminum, zinc oxide containing gallium, or the like obtained by adding aluminum or gallium to zinc oxide may be used. Also, other compound semiconductors (GaAs, InP, SiC, ZnSe, GaN, SiGe, etc.) can be used. The semiconductor layer may or may not have crystallinity, and may be any of an amorphous semiconductor, a microcrystalline semiconductor, and a crystalline semiconductor. A crystalline semiconductor can be formed by crystallizing an amorphous semiconductor using light energy or thermal energy. Alternatively, a crystalline semiconductor layer immediately after film formation may be used, or crystallization may be performed in the same manner as the amorphous semiconductor layer to improve crystallinity. Crystallization of the amorphous semiconductor layer and the semiconductor layer having crystallinity may be a combination of heat treatment and crystallization by laser light irradiation, or the heat treatment and laser light irradiation may be performed several times independently.

半導体層はスパッタ法、蒸着法、PVD法、CVD法(LPCVD法、プラズマCVD
法)、塗布法(スピンコート法、ディップ法)、液滴吐出法、ディスペンサ法、印刷法な
どを用いて成膜することができる。
The semiconductor layer is formed by sputtering, vapor deposition, PVD, CVD (LPCVD, plasma CVD)
Method), a coating method (spin coating method, dipping method), a droplet discharge method, a dispenser method, a printing method, or the like.

バッファ層74a及びバッファ層74bは、有機化合物及び無機化合物を含む層より
形成されている。このバッファ層74a及びバッファ層74bにより、一導電型を有する
半導体層76aと半導体層75と、一導電型を有する半導体層76bと半導体層75との
接触抵抗が低下し、ソース電極層又はドレイン電極層73aと半導体層75と、ソース電
極層又はドレイン電極層73bと半導体層75との電気的接続を良好にすることができる
The buffer layer 74a and the buffer layer 74b are formed of a layer containing an organic compound and an inorganic compound. The buffer layer 74a and the buffer layer 74b reduce the contact resistance between the semiconductor layer 76a and the semiconductor layer 75 having one conductivity type, and the semiconductor layer 76b and the semiconductor layer 75 having one conductivity type, so that the source electrode layer or the drain electrode The electrical connection between the layer 73a, the semiconductor layer 75, the source or drain electrode layer 73b, and the semiconductor layer 75 can be improved.

本実施の形態では、酸化物半導体層とソース電極層及びドレイン電極層との間に介在
するバッファ層によって、半導体層とソース電極層及びドレイン電極層との導電性は向上
し、電気的に良好な接続を行うことができる。従って薄膜トランジスタの電気的特性が向
上し、高性能の半導体装置、表示装置を作製することができる。
In this embodiment, the buffer layer interposed between the oxide semiconductor layer and the source and drain electrode layers improves conductivity between the semiconductor layer and the source and drain electrode layers, which is electrically favorable. Connection can be made. Accordingly, the electrical characteristics of the thin film transistor are improved, and a high-performance semiconductor device or display device can be manufactured.

酸化物半導体は、他のシリコンや有機半導体材料などの半導体材料と比較して、材料
が安価であり作製工程も複雑化しないため、低コストで半導体装置を作製することができ
る。また、酸化物半導体のような透明な半導体材料は可視光の吸収が少ないため、半導体
層のチャネル部分に光が入射しても不要な光励起キャリアが発生しない、耐光性の優れた
薄膜トランジスタとすることができる。従って、高速動作を行うことができる高性能、か
つ高信頼性の半導体装置、表示装置を作製することもできる。
An oxide semiconductor is less expensive and does not complicate a manufacturing process than a semiconductor material such as silicon or an organic semiconductor material; thus, a semiconductor device can be manufactured at low cost. In addition, since a transparent semiconductor material such as an oxide semiconductor has little absorption of visible light, a thin film transistor with excellent light resistance in which unnecessary photoexcited carriers are not generated even when light enters the channel portion of the semiconductor layer. Can do. Therefore, a high-performance and high-reliability semiconductor device or display device that can operate at high speed can be manufactured.

(実施の形態2)
本発明の実施の形態について、図2(A)(B)を用いて説明する。本実施の形態は
、本発明を用いた逆スタガ型薄膜トランジスタの例である。よって、実施の形態1と、同
一部分又は同様な機能を有する部分の繰り返しの説明は省略する。
(Embodiment 2)
Embodiment modes of the present invention will be described with reference to FIGS. This embodiment is an example of an inverted staggered thin film transistor using the present invention. Therefore, repetitive description of the same portion as in Embodiment 1 or a portion having a similar function is omitted.

本実施の形態では、半導体層として酸化物半導体材料を用い、半導体層とソース電極
層及びドレイン電極層との間に、それぞれ導電性のバッファ層を形成する。バッファ層は
有機化合物及び無機化合物を含む層として形成される。酸化物半導体材料を用いた半導体
層とソース電極層及びドレイン電極層との間に介在するバッファ層によって、半導体層と
ソース電極層及びドレイン電極層との導電性は向上し、電気的に良好な接続を行うことが
できる。
In this embodiment, an oxide semiconductor material is used for the semiconductor layer, and a conductive buffer layer is formed between the semiconductor layer and the source and drain electrode layers. The buffer layer is formed as a layer containing an organic compound and an inorganic compound. The buffer layer interposed between the semiconductor layer using the oxide semiconductor material and the source electrode layer and the drain electrode layer improves conductivity between the semiconductor layer, the source electrode layer, and the drain electrode layer. Connection can be made.

図2(A)で示すように、基板80上に、ゲート電極層81a及びゲート電極層81
bが設けられ、ゲート電極層81a及びゲート電極層81b上にゲート絶縁層82、ゲー
ト電極層81aと重なるゲート絶縁層82上に酸化物半導体層である半導体層85a、ゲ
ート電極層81bと重なるゲート絶縁層82上に酸化物半導体層である半導体層85bが
形成されている。半導体層85a上にソース電極層又はドレイン電極層83a及びソース
電極層又はドレイン電極層83bが、半導体層85b上にソース電極層又はドレイン電極
層83b及びソース電極層又はドレイン電極層83cが形成されている。ソース電極層又
はドレイン電極層83aと半導体層85aとの間にはバッファ層84bが、ソース電極層
又はドレイン電極層83bと半導体層85aとの間にはバッファ層84bが設けられてい
る。同様にソース電極層又はドレイン電極層83bと半導体層85bとの間にはバッファ
層84bが、ソース電極層又はドレイン電極層83cと半導体層85bとの間にはバッフ
ァ層84cが設けられている。薄膜トランジスタ89aと薄膜トランジスタ89bとは、
ソース電極層又はドレイン電極層83b及び導電性を有するバッファ層84bにより電気
的に接続されている。
As shown in FIG. 2A, a gate electrode layer 81a and a gate electrode layer 81 are formed over a substrate 80.
a gate insulating layer 82 over the gate electrode layer 81a and the gate electrode layer 81b, a semiconductor layer 85a that is an oxide semiconductor layer over the gate insulating layer 82 that overlaps with the gate electrode layer 81a, and a gate that overlaps with the gate electrode layer 81b A semiconductor layer 85 b that is an oxide semiconductor layer is formed over the insulating layer 82. A source / drain electrode layer 83a and a source / drain electrode layer 83b are formed on the semiconductor layer 85a, and a source / drain electrode layer 83b and a source / drain electrode layer 83c are formed on the semiconductor layer 85b. Yes. A buffer layer 84b is provided between the source or drain electrode layer 83a and the semiconductor layer 85a, and a buffer layer 84b is provided between the source or drain electrode layer 83b and the semiconductor layer 85a. Similarly, a buffer layer 84b is provided between the source or drain electrode layer 83b and the semiconductor layer 85b, and a buffer layer 84c is provided between the source or drain electrode layer 83c and the semiconductor layer 85b. The thin film transistors 89a and 89b are:
The source or drain electrode layer 83b is electrically connected to the conductive buffer layer 84b.

バッファ層84a、バッファ層84b及びバッファ層84cは、導電性を有し、有機
化合物及び無機化合物を含む層より形成されている。このバッファ層84a及びバッファ
層84bにより、ソース電極層又はドレイン電極層83aと半導体層85aと、ソース電
極層又はドレイン電極層83bと半導体層85aとの接触抵抗が低下し、電気的接続を良
好にすることができる。同様に、バッファ層84b及びバッファ層84cにより、ソース
電極層又はドレイン電極層83bと半導体層85bと、ソース電極層又はドレイン電極層
83cと半導体層85bとの接触抵抗が低下し、電気的接続を良好にすることができる。
よって、薄膜トランジスタ89aと薄膜トランジスタ89bとの電気的接続も良好となる
The buffer layer 84a, the buffer layer 84b, and the buffer layer 84c have conductivity and are formed from a layer containing an organic compound and an inorganic compound. By the buffer layer 84a and the buffer layer 84b, the contact resistance between the source or drain electrode layer 83a and the semiconductor layer 85a, the source or drain electrode layer 83b, and the semiconductor layer 85a is reduced, and the electrical connection is improved. can do. Similarly, the contact resistance between the source or drain electrode layer 83b and the semiconductor layer 85b, and the source or drain electrode layer 83c and the semiconductor layer 85b is reduced by the buffer layer 84b and the buffer layer 84c, so that the electrical connection is established. Can be good.
Therefore, electrical connection between the thin film transistor 89a and the thin film transistor 89b is also improved.

本実施の形態では、薄膜トランジスタ89a及び薄膜トランジスタ89bは同じ導電
型を有する(n型を有する、又はp型を有する)薄膜トランジスタの例を示すが、片方を
n型チャネル型薄膜トランジスタ、もう一方をp型チャネル型薄膜トランジスタとし、電
気的に接続することによってCMOS構造を形成することもできる。
In this embodiment mode, the thin film transistor 89a and the thin film transistor 89b are examples of a thin film transistor having the same conductivity type (having an n type or a p type). One is an n type channel thin film transistor and the other is a p type channel. A CMOS structure can also be formed by electrically connecting the thin film transistors.

図2(A)に示す薄膜トランジスタは、実施の形態1において図1(A)で示した薄
膜トランジスタと同様に、同じ性質を有する同材料からなるバッファ層84a、バッファ
層84b及びバッファ層84cを用いている。また、薄膜トランジスタ89aと薄膜トラ
ンジスタ89bとを接続する、ソース電極層又はドレイン電極層83b及びバッファ層8
4bは、同じマスクで同形状に加工されているため、積層構造となっている。勿論、ソー
ス電極層又はドレイン電極層とバッファ層とは個別に形状加工を行ってもよい。また、液
滴吐出法などを用いて、エッチング加工を行わず、選択的に導電層、絶縁層などを形成し
てもよい。液滴吐出法を用いて薄膜トランジスタを形成する例を図2(B)において示す
The thin film transistor illustrated in FIG. 2A uses the buffer layer 84a, the buffer layer 84b, and the buffer layer 84c which are formed using the same material and have the same properties as in the thin film transistor illustrated in FIG. Yes. The source or drain electrode layer 83b and the buffer layer 8 connect the thin film transistor 89a and the thin film transistor 89b.
Since 4b is processed into the same shape with the same mask, it has a laminated structure. Of course, the source electrode layer or the drain electrode layer and the buffer layer may be processed separately. Alternatively, a conductive layer, an insulating layer, or the like may be selectively formed using a droplet discharge method or the like without performing etching. An example in which a thin film transistor is formed by a droplet discharge method is shown in FIG.

図2(B)で示すように、基板90上に、ゲート電極層91a及びゲート電極層91
bが設けられ、ゲート電極層91a及びゲート電極層91b上にゲート絶縁層92、ゲー
ト電極層91aと重なるゲート絶縁層92上に酸化物半導体層である半導体層95a、ゲ
ート電極層91bと重なるゲート絶縁層92上に酸化物半導体層である半導体層95bが
形成されている。半導体層95a上にソース電極層又はドレイン電極層93a及びソース
電極層又はドレイン電極層93bが、半導体層95b上にソース電極層又はドレイン電極
層93b及びソース電極層又はドレイン電極層93cが形成されている。ソース電極層又
はドレイン電極層93aと半導体層95aとの間にはバッファ層94bが、ソース電極層
又はドレイン電極層93bと半導体層95aとの間にはバッファ層94bが設けられてい
る。同様にソース電極層又はドレイン電極層93bと半導体層95bとの間にはバッファ
層97aが、ソース電極層又はドレイン電極層93cと半導体層95bとの間にはバッフ
ァ層97bが設けられている。薄膜トランジスタ99aと薄膜トランジスタ99bとは、
ソース電極層又はドレイン電極層93bにより電気的に接続されている。
As shown in FIG. 2B, a gate electrode layer 91a and a gate electrode layer 91 are formed over a substrate 90.
a gate insulating layer 92 over the gate electrode layer 91a and the gate electrode layer 91b, a semiconductor layer 95a that is an oxide semiconductor layer over the gate insulating layer 92 that overlaps with the gate electrode layer 91a, and a gate that overlaps with the gate electrode layer 91b A semiconductor layer 95 b that is an oxide semiconductor layer is formed over the insulating layer 92. A source / drain electrode layer 93a and a source / drain electrode layer 93b are formed on the semiconductor layer 95a, and a source / drain electrode layer 93b and a source / drain electrode layer 93c are formed on the semiconductor layer 95b. Yes. A buffer layer 94b is provided between the source or drain electrode layer 93a and the semiconductor layer 95a, and a buffer layer 94b is provided between the source or drain electrode layer 93b and the semiconductor layer 95a. Similarly, a buffer layer 97a is provided between the source or drain electrode layer 93b and the semiconductor layer 95b, and a buffer layer 97b is provided between the source or drain electrode layer 93c and the semiconductor layer 95b. The thin film transistor 99a and the thin film transistor 99b are:
The source electrode layer or the drain electrode layer 93b is electrically connected.

バッファ層94a、バッファ層94b、バッファ層97a及びバッファ層97bは、
導電性を有し、有機化合物及び無機化合物を含む層より形成されている。このバッファ層
94a、バッファ層94bにより、ソース電極層又はドレイン電極層93aと半導体層8
5aと、ソース電極層又はドレイン電極層93bと半導体層95aとの接触抵抗が低下し
、電気的接続を良好にすることができる。同様に、バッファ層97a及びバッファ層97
bにより、ソース電極層又はドレイン電極層93bと半導体層95bと、ソース電極層又
はドレイン電極層93cと半導体層95bとの接触抵抗が低下し、電気的接続を良好にす
ることができる。よって、薄膜トランジスタ99aと薄膜トランジスタ99bとの電気的
接続も良好となる。
The buffer layer 94a, the buffer layer 94b, the buffer layer 97a, and the buffer layer 97b are:
It has conductivity and is formed from a layer containing an organic compound and an inorganic compound. By the buffer layer 94a and the buffer layer 94b, the source or drain electrode layer 93a and the semiconductor layer 8 are formed.
The contact resistance between 5a, the source or drain electrode layer 93b, and the semiconductor layer 95a is reduced, and electrical connection can be improved. Similarly, the buffer layer 97a and the buffer layer 97
By b, the contact resistance between the source or drain electrode layer 93b and the semiconductor layer 95b, and the source or drain electrode layer 93c and the semiconductor layer 95b is reduced, and electrical connection can be improved. Accordingly, electrical connection between the thin film transistor 99a and the thin film transistor 99b is also improved.

本実施の形態において図2(B)では、薄膜トランジスタ99a及び薄膜トランジス
タ99bは異なる導電型を有する(n型を有する、又はp型を有する)薄膜トランジスタ
の例を示す。図2(B)において、薄膜トランジスタ99aはnチャネル型薄膜トランジ
スタであり、薄膜トランジスタ99bはpチャネル型薄膜トランジスタとし、電気的に接
続することによってCMOS構造を形成している。
In this embodiment, FIG. 2B illustrates an example of a thin film transistor in which the thin film transistor 99a and the thin film transistor 99b have different conductivity types (having n-type or p-type). In FIG. 2B, a thin film transistor 99a is an n-channel thin film transistor, and a thin film transistor 99b is a p-channel thin film transistor, which is electrically connected to form a CMOS structure.

図2(B)に示す薄膜トランジスタは、異なる導電型を有する薄膜トランジスタであ
り、用いられるバッファ層も薄膜トランジスタ99aと薄膜トランジスタ99bとで異な
った性質を有する異なる材料を含んで形成される例である。よって、バッファ層94a及
びバッファ層94bと、バッファ層97a及びバッファ層97bとは異なる材料を含んで
形成されている。このように、薄膜トランジスタの導電型や、その必要とされる特性に応
じて、有機化合物及び無機化合物を含む層であるバッファ層に含まれる材料や形成方法を
適宜設定することができる。
The thin film transistor illustrated in FIG. 2B is a thin film transistor having different conductivity types, and the buffer layer used is an example in which the thin film transistor 99a and the thin film transistor 99b are formed using different materials having different properties. Therefore, the buffer layer 94a and the buffer layer 94b and the buffer layer 97a and the buffer layer 97b are formed to include different materials. In this manner, the material and the formation method included in the buffer layer, which is a layer containing an organic compound and an inorganic compound, can be set as appropriate depending on the conductivity type of the thin film transistor and the required characteristics.

本実施の形態の図2(B)においては、薄膜トランジスタの作製に液滴吐出法を用い
ている。液滴吐出法を用いて膜(絶縁膜、又は導電膜など)を形成する場合、粒子状に加
工された膜材料を含む組成物を吐出し、焼成によって融合や融着接合させ固化することで
膜を形成する。このように導電性材料を含む組成物を吐出し、焼成することによって形成
された膜においては、スパッタ法などで形成した膜が、多くは柱状構造を示すのに対し、
多くの粒界を有する多結晶状態を示すことが多い。また、流動性を有する液状の状態で被
形成領域に付着させるため、液状状態の形状を反映し、表面がなだらかで曲率を有する様
な形状となる場合がある。
In FIG. 2B of this embodiment mode, a droplet discharge method is used for manufacturing a thin film transistor. When forming a film (insulating film, conductive film, or the like) using a droplet discharge method, a composition containing a film material processed into particles is discharged, and is fused and fused and solidified by firing. A film is formed. In such a film formed by discharging and baking a composition containing a conductive material, a film formed by sputtering or the like often shows a columnar structure,
Often exhibits a polycrystalline state with many grain boundaries. In addition, since it adheres to the formation region in a liquid state having fluidity, the shape of the liquid state may be reflected and the surface may have a gentle curvature.

液滴吐出法に用いる液滴吐出手段とは、組成物の吐出口を有するノズルや、1つ又は
複数のノズルを具備したヘッド等の液滴を吐出する手段を有するものの総称とする。液滴
吐出手段が具備するノズルの径は、0.02〜100μm(好適には30μm以下)に設
定し、該ノズルから吐出される組成物の吐出量は0.001pl〜100pl(好適には
0.1pl以上40pl以下、より好ましくは10pl以下)に設定する。吐出量は、ノ
ズルの径の大きさに比例して増加する。また、被処理物とノズルの吐出口との距離は、所
望の箇所に滴下するために、出来る限り近づけておくことが好ましく、好適には0.1〜
3mm(好適には1mm以下)程度に設定する。
The droplet discharge means used in the droplet discharge method is a general term for a device having means for discharging droplets such as a nozzle having a composition discharge port and a head having one or a plurality of nozzles. The diameter of the nozzle provided in the droplet discharge means is set to 0.02 to 100 μm (preferably 30 μm or less), and the discharge amount of the composition discharged from the nozzle is 0.001 pl to 100 pl (preferably 0). 1 pl to 40 pl, more preferably 10 pl or less). The discharge amount increases in proportion to the size of the nozzle diameter. In addition, the distance between the object to be processed and the nozzle outlet is preferably as close as possible in order to drop it at a desired location, preferably 0.1 to
It is set to about 3 mm (preferably 1 mm or less).

吐出口から吐出する組成物は、導電性材料を溶媒に溶解又は分散させたものを用いる。
導電性材料とは、Ag、Au、Cu、Ni、Pt、Pd、Ir、Rh、W、Al等の金属
の微粒子又は分散性ナノ粒子に相当し、Cd、Znの金属硫化物、Fe、Ti、Si、G
e、Si、Zr、Baなどの酸化物、ハロゲン化銀等の微粒子又は分散性ナノ粒子も混合
してもよい。前記導電性材料も混合して用いてもよい。また、透明導電膜として、インジ
ウム錫酸化物(ITO)、酸化珪素を含むインジウム錫酸化物(ITSO)、有機インジ
ウム、有機スズ、酸化亜鉛、窒化チタン等を用いることができる。また、酸化亜鉛(Zn
O)を含むインジウム亜鉛酸化物(IZO(indium zinc oxide))、酸化亜鉛(ZnO
)、ZnOにガリウム(Ga)をドープしたもの、酸化スズ(SnO2)、酸化タングス
テンを含むインジウム酸化物、酸化タングステンを含むインジウム亜鉛酸化物、酸化チタ
ンを含むインジウム酸化物、酸化チタンを含むインジウム錫酸化物なども用いてもよい。
但し、吐出口から吐出する組成物は、比抵抗値を考慮して、金、銀、銅のいずれかの材料
を溶媒に溶解又は分散させたものを用いることが好適であり、より好適には、低抵抗な銀
、銅を用いるとよい。但し、銀、銅を用いる場合には、不純物対策のため、合わせてバリ
ア膜を設けるとよい。バリア膜としては、窒化珪素膜やニッケルボロン(NiB)を用い
るとことができる。
A composition in which a conductive material is dissolved or dispersed in a solvent is used as the composition discharged from the discharge port.
The conductive material corresponds to fine particles or dispersible nanoparticles of metals such as Ag, Au, Cu, Ni, Pt, Pd, Ir, Rh, W, and Al, and includes metal sulfides of Cd and Zn, Fe, Ti , Si, G
e, Si, Zr, Ba and other oxides, silver halide fine particles or dispersible nanoparticles may also be mixed. The conductive material may also be used as a mixture. As the transparent conductive film, indium tin oxide (ITO), indium tin oxide containing silicon oxide (ITSO), organic indium, organic tin, zinc oxide, titanium nitride, or the like can be used. Zinc oxide (Zn
O) indium zinc oxide (IZO), zinc oxide (ZnO)
), ZnO doped with gallium (Ga), tin oxide (SnO 2 ), indium oxide containing tungsten oxide, indium zinc oxide containing tungsten oxide, indium oxide containing titanium oxide, indium containing titanium oxide Tin oxide or the like may also be used.
However, it is preferable to use a composition in which any of gold, silver and copper is dissolved or dispersed in a solvent in consideration of the specific resistance value, more preferably the composition discharged from the discharge port. It is preferable to use low resistance silver or copper. However, when silver or copper is used, a barrier film may be provided as a countermeasure against impurities. As the barrier film, a silicon nitride film or nickel boron (NiB) can be used.

吐出する組成物は、導電性材料を溶媒に溶解又は分散させたものであるが、他にも分散
剤や、バインダーと呼ばれる熱硬化性樹脂が含まれている。特にバインダーに関しては、
焼成時にクラックや不均一な焼きムラが発生するのを防止する働きを持つ。よって、形成
される導電層には、有機材料が含まれることがある。含まれる有機材料は、加熱温度、雰
囲気、時間により異なる。この有機材料は、金属粒子のバインダー、溶媒、分散剤、及び
被覆剤として機能する有機樹脂などであり、代表的には、ポリイミド、アクリル、ノボラ
ック樹脂、メラミン樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、珪素樹脂、フラン樹脂、ジア
リルフタレート樹脂等が挙げられる。
The composition to be discharged is obtained by dissolving or dispersing a conductive material in a solvent, but additionally contains a dispersant and a thermosetting resin called a binder. Especially for binders
It has the function of preventing cracks and uneven baking during firing. Thus, the formed conductive layer may contain an organic material. The organic material contained varies depending on the heating temperature, atmosphere, and time. This organic material is a metal particle binder, a solvent, a dispersant, an organic resin that functions as a coating agent, etc., and typically, polyimide, acrylic, novolac resin, melamine resin, phenol resin, epoxy resin, silicon resin , Furan resin, diallyl phthalate resin and the like.

また、導電性材料の周りに他の導電性材料がコーティングされ、複数の層になっている
粒子でも良い。例えば、銅の周りにニッケルボロン(NiB)がコーティングされ、その
周囲に銀がコーティングされている3層構造の粒子などを用いても良い。溶媒は、酢酸ブ
チル、酢酸エチル等のエステル類、イソプロピルアルコール、エチルアルコール等のアル
コール類、メチルエチルケトン、アセトン等の有機溶剤等、又は水を用いる。組成物の粘
度は20mPa・s(cp)以下が好適であり、これは、乾燥が起こることを防止したり
、吐出口から組成物を円滑に吐出できるようにしたりするためである。また、組成物の表
面張力は、40mN/m以下が好適である。但し、用いる溶媒や、用途に合わせて、組成
物の粘度等は適宜調整するとよい。一例として、ITOや、有機インジウム、有機スズを
溶媒に溶解又は分散させた組成物の粘度は5〜20mPa・s、銀を溶媒に溶解又は分散
させた組成物の粘度は5〜20mPa・s、金を溶媒に溶解又は分散させた組成物の粘度
は5〜20mPa・sに設定するとよい。
Alternatively, particles in which a conductive material is coated with another conductive material to form a plurality of layers may be used. For example, particles having a three-layer structure in which nickel boron (NiB) is coated around copper and silver is coated around it may be used. As the solvent, esters such as butyl acetate and ethyl acetate, alcohols such as isopropyl alcohol and ethyl alcohol, organic solvents such as methyl ethyl ketone and acetone, and water are used. The viscosity of the composition is preferably 20 mPa · s (cp) or less, in order to prevent the drying from occurring or to smoothly discharge the composition from the discharge port. The surface tension of the composition is preferably 40 mN / m or less. However, the viscosity and the like of the composition may be appropriately adjusted according to the solvent to be used and the application. As an example, the viscosity of a composition in which ITO, organic indium, or organic tin is dissolved or dispersed in a solvent is 5 to 20 mPa · s, the viscosity of a composition in which silver is dissolved or dispersed in a solvent is 5 to 20 mPa · s, The viscosity of the composition in which gold is dissolved or dispersed in a solvent is preferably set to 5 to 20 mPa · s.

また、導電層は、複数の導電性材料を積層しても良い。また、始めに導電性材料として
銀を用いて、液滴吐出法で導電層を形成した後、銅などでめっきを行ってもよい。めっき
は電気めっきや化学(無電界)めっき法で行えばよい。めっきは、めっきの材料を有する
溶液を満たした容器に基板表面を浸してもよいが、基板を斜め(または垂直)に立てて設
置し、めっきする材料を有する溶液を、基板表面に流すように塗布してもよい。基板を立
てて溶液を塗布するようにめっきを行うと、工程装置が小型化する利点がある。
The conductive layer may be a stack of a plurality of conductive materials. Alternatively, first, silver may be used as a conductive material, and a conductive layer may be formed by a droplet discharge method, followed by plating with copper or the like. Plating may be performed by electroplating or chemical (electroless) plating. For plating, the substrate surface may be immersed in a container filled with a solution having a plating material, but the substrate is placed at an angle (or vertically) so that the solution having the material to be plated flows on the substrate surface. It may be applied. When plating is performed so that the solution is applied while standing the substrate, there is an advantage that the process apparatus is reduced in size.

各ノズルの径や所望のパターン形状などに依存するが、ノズルの目詰まり防止や高精細
なパターンの作製のため、導電体の粒子の径はなるべく小さい方が好ましく、好適には粒
径0.1μm以下の粒子サイズが好ましい。組成物は、電解法、アトマイズ法又は湿式還
元法等の方法で形成されるものであり、その粒子サイズは、一般的に約0.01〜10μ
mである。但し、ガス中蒸発法で形成すると、分散剤で保護されたナノ分子は約7nmと
微細であり、またこのナノ粒子は、被覆剤を用いて各粒子の表面を覆うと、溶剤中に凝集
がなく、室温で安定に分散し、液体とほぼ同じ挙動を示す。従って、被覆剤を用いること
が好ましい。
Although depending on the diameter of each nozzle and the desired pattern shape, the diameter of the conductor particles is preferably as small as possible for preventing nozzle clogging and producing a high-definition pattern. A particle size of 1 μm or less is preferred. The composition is formed by a method such as an electrolytic method, an atomizing method, or a wet reduction method, and its particle size is generally about 0.01 to 10 μm.
m. However, when formed in a gas evaporation method, the nanomolecules protected with the dispersant are as fine as about 7 nm. When the surface of each particle is covered with a coating agent, the nanoparticles are aggregated in the solvent. And stably disperse at room temperature and shows almost the same behavior as liquid. Therefore, it is preferable to use a coating agent.

また、組成物を吐出する工程は、減圧下で行ってもよい。減圧下で行うと、導電層の表
面に酸化膜などが形成されないため好ましい。組成物を吐出後、乾燥と焼成の一方又は両
方の工程を行う。乾燥と焼成の工程は、両工程とも加熱処理の工程であるが、例えば、乾
燥は100度で3分間、焼成は200〜350度で15分間〜60分間で行うもので、そ
の目的、温度と時間が異なるものである。乾燥の工程、焼成の工程は、常圧下又は減圧下
で、レーザ光の照射や瞬間熱アニール、加熱炉などにより行う。なお、この加熱処理を行
うタイミングは特に限定されない。乾燥と焼成の工程を良好に行うためには、基板を加熱
しておいてもよく、そのときの温度は、基板等の材質に依存するが、一般的には100〜
800度(好ましくは200〜350度)とする。本工程により、組成物中の溶媒の揮発
、又は化学的に分散剤を除去するとともに、周囲の樹脂が硬化収縮することで、ナノ粒子
間を接触させ、融合と融着を加速する。
The step of discharging the composition may be performed under reduced pressure. It is preferable to perform under reduced pressure because an oxide film or the like is not formed on the surface of the conductive layer. After discharging the composition, one or both steps of drying and baking are performed. The drying and firing steps are both heat treatment steps. For example, drying is performed at 100 degrees for 3 minutes, and firing is performed at 200 to 350 degrees for 15 minutes to 60 minutes. Time is different. The drying process and the firing process are performed under normal pressure or reduced pressure by laser light irradiation, rapid thermal annealing, a heating furnace, or the like. In addition, the timing which performs this heat processing is not specifically limited. In order to perform the drying and firing steps satisfactorily, the substrate may be heated, and the temperature at that time depends on the material such as the substrate, but is generally 100 to
It is set to 800 degrees (preferably 200 to 350 degrees). By this step, the solvent in the composition is volatilized or the dispersant is chemically removed, and the surrounding resin is cured and contracted to bring the nanoparticles into contact with each other, thereby accelerating fusion and fusion.

レーザ光の照射は、連続発振またはパルス発振の気体レーザ又は固体レーザを用いれば
良い。前者の気体レーザとしては、エキシマレーザ、YAGレーザ等が挙げられ、後者の
固体レーザとしては、Cr、Nd等がドーピングされたYAG、YVO4、GdVO4等の
結晶を使ったレーザ等が挙げられる。なお、レーザ光の吸収率の関係から、連続発振のレ
ーザを用いることが好ましい。また、パルス発振と連続発振を組み合わせたレーザ照射方
法を用いてもよい。但し、基板100の耐熱性に依っては、レーザ光の照射による加熱処
理は、該基板100を破壊しないように、数マイクロ秒から数十秒の間で瞬間的に行うと
よい。瞬間熱アニール(RTA)は、不活性ガスの雰囲気下で、紫外光乃至赤外光を照射
する赤外ランプやハロゲンランプなどを用いて、急激に温度を上昇させ、数分〜数マイク
ロ秒の間で瞬間的に熱を加えて行う。この処理は瞬間的に行うために、実質的に最表面の
薄膜のみを加熱することができ、下層の膜には影響を与えない。つまり、プラスチック基
板等の耐熱性が弱い基板にも影響を与えない。
For the laser light irradiation, a continuous wave or pulsed gas laser or solid-state laser may be used. Examples of the former gas laser include an excimer laser and a YAG laser, and examples of the latter solid-state laser include a laser using a crystal such as YAG, YVO 4 or GdVO 4 doped with Cr, Nd, or the like. . Note that it is preferable to use a continuous wave laser because of the absorption rate of the laser light. Further, a laser irradiation method combining pulse oscillation and continuous oscillation may be used. However, depending on the heat resistance of the substrate 100, the heat treatment by laser light irradiation may be performed instantaneously within a few microseconds to several tens of seconds so as not to destroy the substrate 100. Instantaneous thermal annealing (RTA) uses an infrared lamp or a halogen lamp that irradiates ultraviolet light or infrared light in an inert gas atmosphere, and rapidly raises the temperature for several minutes to several microseconds. This is done by applying heat instantaneously. Since this treatment is performed instantaneously, only the outermost thin film can be heated substantially without affecting the lower layer film. That is, it does not affect a substrate having low heat resistance such as a plastic substrate.

また、液滴吐出法により、液状の組成物を吐出し、被形成物を形成した後、その平坦性
を高めるために表面を圧力によってプレスして平坦化してもよい。プレスの方法としては
、ローラー状のものを表面に走査することによって、凹凸をならすように軽減したり、平
坦な板状な物で表面を垂直にプレスしてもよい。プレスする時に、加熱工程を行っても良
い。また溶剤等によって表面を軟化、または融解させエアナイフで表面の凹凸部を除去し
ても良い。また、CMP法を用いて研磨しても良い。この工程は、液滴吐出法によって凹
凸が生じる場合に、その表面の平坦化する場合適用することができる。
Further, after a liquid composition is discharged by a droplet discharge method to form an object to be formed, the surface may be flattened by pressing with pressure in order to improve the flatness. As a pressing method, unevenness may be reduced by scanning a roller-like object on the surface, or the surface may be pressed vertically with a flat plate-like object. A heating step may be performed when pressing. Alternatively, the surface may be softened or melted with a solvent or the like, and the surface irregularities may be removed with an air knife. Further, polishing may be performed using a CMP method. This step can be applied when the surface is flattened when unevenness is generated by the droplet discharge method.

上記液滴吐出法による膜の形成方法を、導電層を例として説明したが、吐出、乾燥、
焼成、溶媒等の条件、及び詳細な説明は、本実施の形態で形成する絶縁層にも適用するこ
とができる。液滴吐出法を組み合わせることで、スピンコート法などによる全面塗布形成
に比べ、コストダウンが可能になる。
The film formation method by the droplet discharge method has been described using the conductive layer as an example.
The conditions such as baking, the solvent, and the like can be applied to the insulating layer formed in this embodiment mode. By combining the droplet discharge method, the cost can be reduced as compared with the entire surface coating formation by a spin coating method or the like.

薄膜トランジスタ99a及び薄膜トランジスタ99bはそれぞれチャネル保護層96
a、チャネル保護層96bを有するチャネル保護型の逆スタガ薄膜トランジスタである。
チャネル保護層96a、チャネル保護層96bによって酸化物半導体層である半導体層9
5a、半導体層95bは保護されるため、他の工程時による表面の損傷を防ぐことができ
る。本実施の形態の図2(B)においては、液滴吐出法を用いて選択的にソース電極層又
はドレイン電極層93a、ソース電極層又はドレイン電極層93b、及びソース電極層又
はドレイン電極層93cを形成するが、所望の形状に整形するために形成時にエッチング
による加工を行う場合、特にチャネル保護層は半導体層を保護する効果をもたらす。この
ような構造であると、酸化物半導体層である半導体層95a及び酸化物半導体層である半
導体層95bがエッチングされやすく、エッチャントやエッチングガスに対する耐性が弱
くても、半導体層のチャネル部分は保護されエッチングされることはないので、高い信頼
性を有する薄膜トランジスタを作製することができる。
The thin film transistor 99a and the thin film transistor 99b each include a channel protective layer 96.
a, a channel protection type inverted staggered thin film transistor having a channel protection layer 96b.
The semiconductor layer 9 which is an oxide semiconductor layer by the channel protective layer 96a and the channel protective layer 96b
Since the semiconductor layer 95b is protected, damage to the surface due to other processes can be prevented. In FIG. 2B of this embodiment mode, a source or drain electrode layer 93a, a source or drain electrode layer 93b, and a source or drain electrode layer 93c are selectively formed using a droplet discharge method. However, in the case where processing by etching is performed at the time of formation in order to shape the film into a desired shape, the channel protective layer particularly has an effect of protecting the semiconductor layer. With such a structure, the semiconductor layer 95a which is an oxide semiconductor layer and the semiconductor layer 95b which is an oxide semiconductor layer are easily etched, and the channel portion of the semiconductor layer is protected even if resistance to an etchant or an etching gas is weak. Therefore, a highly reliable thin film transistor can be manufactured.

チャネル保護層96a及びチャネル保護層96bとしては、無機材料(酸化珪素、窒化
珪素、酸化窒化珪素、窒化酸化珪素など)、感光性または非感光性の有機材料(有機樹脂
材料)(ポリイミド、アクリル、ポリアミド、ポリイミドアミド、レジスト、ベンゾシク
ロブテンなど)の一種、もしくは複数種からなる膜、またはこれらの膜の積層などを用い
ることができる。また、シロキサン樹脂を用いてもよい。なお、シロキサン樹脂とは、S
i−O−Si結合を含む樹脂に相当する。シロキサンは、シリコン(Si)と酸素(O)
との結合で骨格構造が構成される。置換基として、少なくとも水素を含む有機基(例えば
アルキル基、芳香族炭化水素)が用いられる。置換基として、フルオロ基を用いてもよい
。または置換基として、少なくとも水素を含む有機基と、フルオロ基とを用いてもよい。
作製法としては、プラズマCVD法や熱CVD法などの気相成長法、スパッタリング法、
蒸着法を用いることができる。また、液滴吐出法や、印刷法(スクリーン印刷やオフセッ
ト印刷、凸版印刷やグラビア(凹版)印刷法など)を用いることもできる。塗布法で得ら
れる塗布膜なども用いることができる。
As the channel protective layer 96a and the channel protective layer 96b, an inorganic material (silicon oxide, silicon nitride, silicon oxynitride, silicon nitride oxide, or the like), a photosensitive or non-photosensitive organic material (organic resin material) (polyimide, acrylic, Polyamide, polyimide amide, resist, benzocyclobutene, or the like) or a laminate of these films can be used. A siloxane resin may also be used. The siloxane resin is S
It corresponds to a resin containing i-O-Si bond. Siloxane is composed of silicon (Si) and oxygen (O).
And a skeleton structure is formed by the bond. As a substituent, an organic group containing at least hydrogen (for example, an alkyl group or an aromatic hydrocarbon) is used. A fluoro group may be used as a substituent. Alternatively, an organic group containing at least hydrogen and a fluoro group may be used as a substituent.
As a manufacturing method, a vapor phase growth method such as a plasma CVD method or a thermal CVD method, a sputtering method,
An evaporation method can be used. Further, a droplet discharge method or a printing method (screen printing, offset printing, letterpress printing, gravure (intaglio printing), or the like) can also be used. A coating film obtained by a coating method can also be used.

本実施の形態では、酸化物半導体材料を用いた半導体層とソース電極層及びドレイン
電極層との間に介在するバッファ層によって、半導体層とソース電極層及びドレイン電極
層との導電性は向上し、電気的に良好な接続を行うことができる。従って薄膜トランジス
タの電気的特性が向上し、高性能の半導体装置、表示装置を作製することができる。
In this embodiment, conductivity between the semiconductor layer, the source electrode layer, and the drain electrode layer is improved by the buffer layer interposed between the semiconductor layer using the oxide semiconductor material and the source electrode layer and the drain electrode layer. Electrically good connection can be made. Accordingly, the electrical characteristics of the thin film transistor are improved, and a high-performance semiconductor device or display device can be manufactured.

酸化物半導体のような化合物半導体は、他のシリコンや有機半導体材料などの半導体
材料と比較して、材料が安価であり作製工程も複雑化しないため、低コストで半導体装置
を作製することができる。また、酸化物半導体のような透明な半導体材料は可視光の吸収
が少ないため、半導体層のチャネル部分に光が入射しても不要な光励起キャリアが発生し
ない、耐光性の優れた薄膜トランジスタとすることができる。従って、高速動作を行うこ
とができる高性能、かつ高信頼性の半導体装置、表示装置を作製することもできる。
Compared with other semiconductor materials such as silicon and organic semiconductor materials, a compound semiconductor such as an oxide semiconductor is less expensive and does not complicate the manufacturing process, so that a semiconductor device can be manufactured at low cost. . In addition, since a transparent semiconductor material such as an oxide semiconductor has little absorption of visible light, a thin film transistor with excellent light resistance in which unnecessary photoexcited carriers are not generated even when light enters the channel portion of the semiconductor layer. Can do. Therefore, a high-performance and high-reliability semiconductor device or display device that can operate at high speed can be manufactured.

(実施の形態3)
本発明の実施の形態について、図3(A)(B)を用いて説明する。本実施の形態は
、本発明を用いたトップゲート構造の薄膜トランジスタの例である。よって、実施の形態
1と、同一部分又は同様な機能を有する部分の繰り返しの説明は省略する。
(Embodiment 3)
Embodiment modes of the present invention will be described with reference to FIGS. This embodiment is an example of a top-gate thin film transistor using the present invention. Therefore, repetitive description of the same portion as in Embodiment 1 or a portion having a similar function is omitted.

本実施の形態では、半導体層として酸化物半導体材料を用い、半導体層とソース電極
層及びドレイン電極層との間に、それぞれ導電性のバッファ層を形成する。バッファ層は
有機化合物及び無機化合物を含む層として形成される。酸化物半導体材料を用いた半導体
層とソース電極層及びドレイン電極層との間に介在するバッファ層によって、半導体層と
ソース電極層及びドレイン電極層との導電性は向上し、電気的に良好な接続を行うことが
できる。ゲート電極層、酸化物半導体材料を含む半導体層、ソース電極層又はドレイン電
極層などの材料、作製方法は実施の形態1と同様な材料を用いて行うことができる。
In this embodiment, an oxide semiconductor material is used for the semiconductor layer, and a conductive buffer layer is formed between the semiconductor layer and the source and drain electrode layers. The buffer layer is formed as a layer containing an organic compound and an inorganic compound. The buffer layer interposed between the semiconductor layer using the oxide semiconductor material and the source electrode layer and the drain electrode layer improves conductivity between the semiconductor layer, the source electrode layer, and the drain electrode layer. Connection can be made. A material and a manufacturing method of the gate electrode layer, the semiconductor layer containing an oxide semiconductor material, the source electrode layer, the drain electrode layer, and the like can be performed using the same materials as in Embodiment Mode 1.

図3(A)は、トップゲート構造であるプレーナ型薄膜トランジスタである。下地膜
として絶縁層407が設けられた基板400上に、酸化物半導体である半導体層405が
形成され、半導体層405のチャネル形成領域を覆うチャネル保護層406が形成されて
いる。酸化物半導体である半導体層405のソース領域及びドレイン領域上に、ソース電
極層又はドレイン電極層403a及びソース電極層又はドレイン電極層403bが形成さ
れている。ソース電極層又はドレイン電極層403aと半導体層405の間にはバッファ
層404aが設けられており、ソース電極層又はドレイン電極層403bと半導体層40
5の間にはバッファ層404bが設けられている。
FIG. 3A illustrates a planar thin film transistor having a top gate structure. A semiconductor layer 405 that is an oxide semiconductor is formed over a substrate 400 provided with an insulating layer 407 as a base film, and a channel protective layer 406 that covers a channel formation region of the semiconductor layer 405 is formed. Over the source and drain regions of the semiconductor layer 405 that is an oxide semiconductor, a source or drain electrode layer 403a and a source or drain electrode layer 403b are formed. A buffer layer 404 a is provided between the source or drain electrode layer 403 a and the semiconductor layer 405, and the source or drain electrode layer 403 b and the semiconductor layer 40 are provided.
5 is provided with a buffer layer 404b.

半導体層405、チャネル保護層406、バッファ層404a、バッファ層404b
、ソース電極層又はドレイン電極層403a、及びソース電極層又はドレイン電極層40
3b上にゲート絶縁層402が設けられ、半導体層405のチャネル形成領域と重なるゲ
ート絶縁層402上にゲート電極層401が形成されている。
Semiconductor layer 405, channel protective layer 406, buffer layer 404a, buffer layer 404b
, Source or drain electrode layer 403a, and source or drain electrode layer 40
A gate insulating layer 402 is provided over 3b, and a gate electrode layer 401 is formed over the gate insulating layer 402 that overlaps with the channel formation region of the semiconductor layer 405.

バッファ層404a及びバッファ層404bは、導電性を有し、有機化合物及び無機
化合物を含む層より形成されている。このバッファ層404a及びバッファ層404bに
より、ソース電極層又はドレイン電極層403aと半導体層405と、ソース電極層又は
ドレイン電極層403bと半導体層405との接触抵抗が低下し、電気的接続を良好にす
ることができる。
The buffer layer 404a and the buffer layer 404b have conductivity and are formed from a layer containing an organic compound and an inorganic compound. The buffer layer 404a and the buffer layer 404b reduce contact resistance between the source or drain electrode layer 403a and the semiconductor layer 405, and between the source or drain electrode layer 403b and the semiconductor layer 405, so that electrical connection is favorable. can do.

図3(A)に示す薄膜トランジスタはチャネル保護層406を有するチャネル保護型
の薄膜トランジスタである。チャネル保護層406によって酸化物半導体層である半導体
層405のチャネル形成領域は覆われるため、他の工程時による表面の損傷を防ぐことが
できる。よって、ソース電極層又はドレイン電極層403a、ソース電極層又はドレイン
電極層403bを所望の形状に加工するために行うエッチング工程において、特にチャネ
ル保護層は半導体層を保護する効果をもたらす。このような構造であると、酸化物半導体
層である半導体層405がエッチングされやすく、エッチャントやエッチングガスに対す
る耐性が弱くても、半導体層のチャネル部分は保護されエッチングされることはないので
、高い信頼性を有する薄膜トランジスタを作製することができる。
The thin film transistor illustrated in FIG. 3A is a channel protective thin film transistor including a channel protective layer 406. Since the channel formation region of the semiconductor layer 405 that is an oxide semiconductor layer is covered with the channel protective layer 406, surface damage due to other steps can be prevented. Therefore, in the etching step performed for processing the source or drain electrode layer 403a and the source or drain electrode layer 403b into a desired shape, the channel protective layer particularly has an effect of protecting the semiconductor layer. With such a structure, the semiconductor layer 405 that is an oxide semiconductor layer is easily etched, and the channel portion of the semiconductor layer is protected and is not etched even if resistance to an etchant or an etching gas is weak. A thin film transistor with reliability can be manufactured.

勿論、本発明を適用して、チャネル保護層を形成しない、いわゆるチャネルエッチ型
の薄膜トランジスタも作製することができる。酸化物半導体層である半導体層と、ソース
電極層及びドレイン電極層とのエッチング加工における選択比が高い場合や、エッチング
加工を行わず選択的に電極層を形成する液滴吐出法や印刷法などを用いる場合などに適し
ている。チャネルエッチ型であると、工程が簡略化するため、低コスト化、生産性の向上
などの利点がある。
Needless to say, by applying the present invention, a so-called channel-etched thin film transistor in which a channel protective layer is not formed can be manufactured. Droplet discharge method or printing method that selectively forms an electrode layer without performing etching processing when the etching ratio between a semiconductor layer that is an oxide semiconductor layer and a source electrode layer and a drain electrode layer is high Suitable when using The channel etch type has advantages such as cost reduction and productivity improvement because the process is simplified.

図3(B)は、順スタガ型薄膜トランジスタである。下地膜として絶縁膜417が設
けられた基板410上に、ソース電極層又はドレイン電極層413a及びソース電極層又
はドレイン電極層413bが形成され、酸化物半導体層である半導体層415が形成され
ている。ソース電極層又はドレイン電極層413aと半導体層415の間にはバッファ層
414aが設けられており、ソース電極層又はドレイン電極層413bと半導体層415
の間にはバッファ層414bが設けられている。
FIG. 3B illustrates a forward staggered thin film transistor. A source or drain electrode layer 413a and a source or drain electrode layer 413b are formed over a substrate 410 provided with an insulating film 417 as a base film, and a semiconductor layer 415 which is an oxide semiconductor layer is formed. . A buffer layer 414 a is provided between the source or drain electrode layer 413 a and the semiconductor layer 415, and the source or drain electrode layer 413 b and the semiconductor layer 415 are provided.
A buffer layer 414b is provided in between.

半導体層415、バッファ層414a、バッファ層414b、ソース電極層又はドレ
イン電極層413a、及びソース電極層又はドレイン電極層413b上にゲート絶縁層4
12が設けられ、半導体層415のチャネル形成領域と重なるゲート絶縁層412上にゲ
ート電極層411が形成されている。
The semiconductor layer 415, the buffer layer 414a, the buffer layer 414b, the source or drain electrode layer 413a, and the gate insulating layer 4 over the source or drain electrode layer 413b
12, and the gate electrode layer 411 is formed over the gate insulating layer 412 which overlaps with the channel formation region of the semiconductor layer 415.

バッファ層414a及びバッファ層414bは、導電性を有し、有機化合物及び無機
化合物を含む層より形成されている。このバッファ層414a及びバッファ層414bに
より、ソース電極層又はドレイン電極層413aと半導体層415と、ソース電極層又は
ドレイン電極層413bと半導体層415との接触抵抗が低下し、電気的接続を良好にす
ることができる。
The buffer layer 414a and the buffer layer 414b have conductivity and are formed from a layer containing an organic compound and an inorganic compound. The buffer layer 414a and the buffer layer 414b reduce the contact resistance between the source or drain electrode layer 413a and the semiconductor layer 415, and between the source or drain electrode layer 413b and the semiconductor layer 415, so that electrical connection is improved. can do.

図3(A)(B)の薄膜トランジスタは、バッファ層404a、バッファ層404b
、バッファ層414a、及びバッファ層414bに同材料を用いており、ソース領域もド
レイン領域も同材料、同構造の例となっている。このように、ソース側、ドレイン側に同
材料からなるバッファ層を用いてもよいし、異なる材料からなるバッファ層(異なる性質
を有するバッファ層)を用いてもよい。また、バッファ層をソース側、ドレイン側、どち
らか片方のみ設ける構造としてもよい。
3A and 3B includes a buffer layer 404a and a buffer layer 404b.
The same material is used for the buffer layer 414a and the buffer layer 414b, and both the source region and the drain region are the same material and the same structure. In this way, buffer layers made of the same material may be used on the source side and the drain side, or buffer layers made of different materials (buffer layers having different properties) may be used. Alternatively, a structure in which only one of the buffer layer and the drain side is provided may be employed.

バッファ層によって、薄膜トランジスタの電気特性をさらに精密に制御することがで
きるので、半導体装置の電気的設計の自由度が増し、より必要とされる特性を付与された
、高機能、高性能で有用な半導体装置を作製することができる。
The buffer layer allows the electrical characteristics of the thin film transistor to be controlled more precisely, increasing the degree of freedom in electrical design of the semiconductor device, and providing high-performance, high-performance, and more useful characteristics. A semiconductor device can be manufactured.

また、バッファ層とソース電極層及びドレイン電極層との間に、一導電型を有する半
導体層を設ける構造としてもよい。一導電型を有する半導体層とバッファ層の導電性によ
ってはバッファ層と半導体層との間に一導電型を有する半導体層を形成しても良い。
Alternatively, a semiconductor layer having one conductivity type may be provided between the buffer layer and the source and drain electrode layers. Depending on the conductivity of the semiconductor layer having one conductivity type and the buffer layer, a semiconductor layer having one conductivity type may be formed between the buffer layer and the semiconductor layer.

また、半導体層として、酸化物半導体層のような化合物半導体層の他に有機半導体層
を用いた半導体層を形成し、半導体層を積層構造としてもよい。例えば、有機化合物及び
無機化合物を含む層であるバッファ層と酸化物半導体層との間に有機半導体材料を用いた
有機半導体層を設ける構造とすればよい。酸化物半導体層とバッファ層とに密着性のよい
有機半導体層を設ければ、酸化物半導体層とバッファ層とが安定して積層され、より半導
体装置の信頼性を向上することができる。
Further, as the semiconductor layer, a semiconductor layer using an organic semiconductor layer in addition to a compound semiconductor layer such as an oxide semiconductor layer may be formed, and the semiconductor layer may have a stacked structure. For example, an organic semiconductor layer using an organic semiconductor material may be provided between a buffer layer that is a layer containing an organic compound and an inorganic compound and an oxide semiconductor layer. When an organic semiconductor layer with good adhesion is provided between the oxide semiconductor layer and the buffer layer, the oxide semiconductor layer and the buffer layer are stably stacked, and the reliability of the semiconductor device can be further improved.

本実施の形態では、酸化物半導体材料を用いた半導体層とソース電極層及びドレイン
電極層との間に介在するバッファ層によって、半導体層とソース電極層及びドレイン電極
層との導電性は向上し、電気的に良好な接続を行うことができる。従って薄膜トランジス
タの電気的特性が向上し、高性能の半導体装置、表示装置を作製することができる。
In this embodiment, conductivity between the semiconductor layer, the source electrode layer, and the drain electrode layer is improved by the buffer layer interposed between the semiconductor layer using the oxide semiconductor material and the source electrode layer and the drain electrode layer. Electrically good connection can be made. Accordingly, the electrical characteristics of the thin film transistor are improved, and a high-performance semiconductor device or display device can be manufactured.

酸化物半導体のような化合物半導体は、他のシリコンや有機半導体材料などの半導体
材料と比較して、材料が安価であり作製工程も複雑化しないため、低コストで半導体装置
を作製することができる。また、酸化物半導体のような透明な半導体材料は可視光の吸収
が少ないため、半導体層のチャネル部分に光が入射しても不要な光励起キャリアが発生し
ない、耐光性の優れた薄膜トランジスタとすることができる。従って、高速動作を行うこ
とができる高性能、かつ高信頼性の半導体装置、表示装置を作製することもできる。
Compared with other semiconductor materials such as silicon and organic semiconductor materials, a compound semiconductor such as an oxide semiconductor is less expensive and does not complicate the manufacturing process, so that a semiconductor device can be manufactured at low cost. . In addition, since a transparent semiconductor material such as an oxide semiconductor has little absorption of visible light, a thin film transistor with excellent light resistance in which unnecessary photoexcited carriers are not generated even when light enters the channel portion of the semiconductor layer. Can do. Therefore, a high-performance and high-reliability semiconductor device or display device that can operate at high speed can be manufactured.

(実施の形態4)
図17(A)は本発明に係る表示パネルの構成を示す上面図であり、絶縁表面を有する
基板2700上に画素2702をマトリクス上に配列させた画素部2701、走査線側入
力端子2703、信号線側入力端子2704が形成されている。画素数は種々の規格に従
って設ければ良く、XGAであってRGBを用いたフルカラー表示であれば1024×7
68×3(RGB)、UXGAであってRGBを用いたフルカラー表示であれば1600
×1200×3(RGB)、フルスペックハイビジョンに対応させ、RGBを用いたフル
カラー表示であれば1920×1080×3(RGB)とすれば良い。
(Embodiment 4)
FIG. 17A is a top view illustrating a structure of a display panel according to the present invention. A pixel portion 2701 in which pixels 2702 are arranged in a matrix over a substrate 2700 having an insulating surface, a scanning line side input terminal 2703, a signal A line side input terminal 2704 is formed. The number of pixels may be provided in accordance with various standards, and is 1024 × 7 for a full color display using XGA and RGB.
1600 if it is 68 × 3 (RGB), UXGA and full color display using RGB
For full-color display using RGB, which corresponds to × 1200 × 3 (RGB) and full spec high vision, 1920 × 1080 × 3 (RGB) may be used.

画素2702は、走査線側入力端子2703から延在する走査線と、信号線側入力端子
2704から延在する信号線とが交差することで、マトリクス状に配設される。画素27
02のそれぞれには、スイッチング素子とそれに接続する画素電極が備えられている。ス
イッチング素子の代表的な一例はTFTであり、TFTのゲート電極側が走査線と、ソー
ス若しくはドレイン側が信号線と接続されることにより、個々の画素を外部から入力する
信号によって独立して制御可能としている。
The pixels 2702 are arranged in a matrix by a scan line extending from the scan line side input terminal 2703 and a signal line extending from the signal line side input terminal 2704 intersecting. Pixel 27
Each of 02 includes a switching element and a pixel electrode connected thereto. A typical example of the switching element is a TFT. By connecting the gate electrode side of the TFT to a scanning line and the source or drain side to a signal line, each pixel can be controlled independently by a signal input from the outside. Yes.

図17(A)は、走査線及び信号線へ入力する信号を、外付けの駆動回路により制御
する表示パネルの構成を示しているが、図18(A)に示すように、COG(Chip on Gla
ss)方式によりドライバIC2751を基板2700上に実装しても良い。また他の実装
形態として、図18(B)に示すようなTAB(Tape Automated Bon
ding)方式を用いてもよい。ドライバICは単結晶半導体基板に形成されたものでも
良いし、ガラス基板上にTFTで回路を形成したものであっても良い。図18において、
ドライバIC2751は、FPC2750と接続している。
FIG. 17A shows the structure of a display panel in which signals input to the scanning lines and signal lines are controlled by an external driver circuit. As shown in FIG. 18A, as shown in FIG. Gla
The driver IC 2751 may be mounted on the substrate 2700 by the ss method. As another mounting form, a TAB (Tape Automated Bonn) as shown in FIG.
ding) method may be used. The driver IC may be formed on a single crystal semiconductor substrate or may be a circuit in which a TFT is formed on a glass substrate. In FIG.
The driver IC 2751 is connected to the FPC 2750.

また、画素に設けるTFTを、結晶性が高い多結晶(微結晶)半導体で形成する場合
には、図17(B)に示すように走査線側駆動回路3702を基板3700上に形成する
こともできる。図18(B)において、3701は画素部であり、信号線側駆動回路は、
図17(A)と同様に外付けの駆動回路により制御する。本発明で形成するTFTのよう
に、画素に設けるTFTを移動度の高い、多結晶(微結晶)半導体、単結晶半導体などで
形成する場合は、図17(C)は、走査線駆動回路4702と、信号線駆動回路4704
を基板4700上に一体形成することもできる。
In the case where a TFT provided for a pixel is formed using a polycrystalline (microcrystalline) semiconductor with high crystallinity, a scan line driver circuit 3702 may be formed over the substrate 3700 as illustrated in FIG. it can. In FIG. 18B, reference numeral 3701 denotes a pixel portion, and a signal line side driver circuit is
Control is performed by an external drive circuit as in FIG. In the case where a TFT provided for a pixel is formed using a polycrystalline (microcrystalline) semiconductor, a single crystal semiconductor, or the like with high mobility like the TFT formed in the present invention, FIG. And a signal line driver circuit 4704.
Can be integrally formed on the substrate 4700.

本実施の形態について、図4乃至図8を用いて説明する。より詳しくは、本発明を適
用した、ボトムゲート構造のコプラナー型の薄膜トランジスタを有する表示装置の作製方
法について説明する。図4乃至図6の(A)は表示装置画素部の上面図であり、図4乃至
図6の(B)は、図4乃至図6の(A)における線A−Cによる断面図、(C)は線B−
Dによる断面図である。図7は表示装置の断面図であり、図8(A)は上面図である。図
8(B)は、図8(A)における線L−B(線I−Jを含む)による断面図である。
This embodiment will be described with reference to FIGS. In more detail, a method for manufacturing a display device having a coplanar thin film transistor with a bottom gate structure to which the present invention is applied will be described. 4A to 6A are top views of a display device pixel portion, and FIG. 4B to FIG. 6B are cross-sectional views taken along line A-C in FIG. 4A to FIG. C) Line B-
FIG. 7 is a cross-sectional view of the display device, and FIG. 8A is a top view. FIG. 8B is a cross-sectional view taken along line LB (including line I-J) in FIG.

基板100は、バリウムホウケイ酸ガラス、アルミノホウケイ酸ガラス等からなるガラ
ス基板、石英基板、金属基板、又は本実施の形態作製工程の処理温度に耐えうる耐熱性を
有するプラスチック基板を用いる。また、基板100の表面が平坦化されるようにCMP
法などによって、研磨しても良い。
As the substrate 100, a glass substrate made of barium borosilicate glass, alumino borosilicate glass, or the like, a quartz substrate, a metal substrate, or a plastic substrate having heat resistance that can withstand the processing temperature in this manufacturing process is used. Further, CMP is performed so that the surface of the substrate 100 is planarized.
Polishing may be performed by a method or the like.

なお、基板100上に、実施の形態3で示した絶縁層407及び絶縁層408のように
、下地膜となる絶縁層を形成してもよい。絶縁層は、CVD法、プラズマCVD法、スパ
ッタリング法、スピンコート法等の方法により、珪素を含む酸化物材料、窒化物材料を用
いて、単層又は積層して形成される。又はアクリル酸、メタクリル酸及びこれらの誘導体
、又はポリイミド(polyimide)、芳香族ポリアミド、ポリベンゾイミダゾール(polybenzim
idazole)などの耐熱性高分子、又はシロキサン樹脂を用いてもよい。また、ポリビニルア
ルコール、ポリビニルブチラールなどのビニル樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ノ
ボラック樹脂、アクリル樹脂、メラミン樹脂、ウレタン樹脂等の樹脂材料を用いてもよい
。また、ベンゾシクロブテン、パリレン、ポリイミドなどの有機材料、水溶性ホモポリマ
ーと水溶性共重合体を含む組成物材料等を用いてもよい。また、液滴吐出法や、印刷法(
スクリーン印刷、オフセット印刷、凸版印刷やグラビア(凹版)印刷法など)、スピンコ
ート法などの塗布法、ディッピング法などを用いることもできる。この絶縁層は、形成し
なくても良いが、基板100からの汚染物質などを遮断する効果がある。
Note that an insulating layer serving as a base film may be formed over the substrate 100 as in the insulating layers 407 and 408 described in Embodiment 3. The insulating layer is formed as a single layer or a stacked layer using an oxide material or a nitride material containing silicon by a method such as a CVD method, a plasma CVD method, a sputtering method, or a spin coating method. Or acrylic acid, methacrylic acid and derivatives thereof, polyimide, aromatic polyamide, polybenzimidazole (polybenzim
Heat-resistant polymers such as idazole) or siloxane resins may be used. Moreover, resin materials such as vinyl resins such as polyvinyl alcohol and polyvinyl butyral, epoxy resins, phenol resins, novolac resins, acrylic resins, melamine resins, and urethane resins may be used. Alternatively, an organic material such as benzocyclobutene, parylene, or polyimide, or a composition material containing a water-soluble homopolymer and a water-soluble copolymer may be used. In addition, the droplet discharge method and the printing method (
Screen printing, offset printing, relief printing, gravure (intaglio printing, etc.), coating methods such as spin coating, and dipping methods can also be used. This insulating layer may not be formed, but has an effect of blocking contaminants from the substrate 100.

基板100上に、ゲート電極層103及びゲート電極層104を形成する。ゲート電
極層103及びゲート電極層104は、CVD法やスパッタ法、液滴吐出法などを用いて
形成することができる。ゲート電極層103及びゲート電極層104は、Ag、Au、N
i、Pt、Pd、Ir、Rh、Ta、W、Ti、Mo、Al、Cuから選ばれた元素、又
は前記元素を主成分とする合金材料もしくは化合物材料で形成すればよい。また、リン等
の不純物元素をドーピングした多結晶シリコン膜に代表される半導体膜や、AgPdCu
合金を用いてもよい。また、単層構造でも複数層の構造でもよく、例えば、窒化タングス
テン膜とモリブデン膜との2層構造としてもよいし、膜厚50nmのタングステン膜、膜厚
500nmのアルミニウムとシリコンの合金(Al−Si)膜、膜厚30nmの窒化チタン膜
を順次積層した3層構造としてもよい。また、3層構造とする場合、第1の導電膜のタン
グステンに代えて窒化タングステンを用いてもよいし、第2の導電膜のアルミニウムとシ
リコンの合金(Al−Si)膜に代えてアルミニウムとチタンの合金膜(Al−Ti)を
用いてもよいし、第3の導電膜の窒化チタン膜に代えてチタン膜を用いてもよい。
A gate electrode layer 103 and a gate electrode layer 104 are formed over the substrate 100. The gate electrode layer 103 and the gate electrode layer 104 can be formed by a CVD method, a sputtering method, a droplet discharge method, or the like. The gate electrode layer 103 and the gate electrode layer 104 are made of Ag, Au, N
An element selected from i, Pt, Pd, Ir, Rh, Ta, W, Ti, Mo, Al, and Cu, or an alloy material or compound material containing the element as a main component may be used. Further, a semiconductor film typified by a polycrystalline silicon film doped with an impurity element such as phosphorus, or AgPdCu
An alloy may be used. Alternatively, a single layer structure or a multi-layer structure may be used, for example, a two-layer structure of a tungsten nitride film and a molybdenum film, a tungsten film with a thickness of 50 nm, an alloy of aluminum and silicon with a thickness of 500 nm (Al-- A three-layer structure in which a Si) film and a titanium nitride film with a thickness of 30 nm are sequentially stacked may be employed. In the case of a three-layer structure, tungsten nitride may be used instead of tungsten of the first conductive film, or aluminum instead of the aluminum and silicon alloy (Al-Si) film of the second conductive film. A titanium alloy film (Al—Ti) may be used, or a titanium film may be used instead of the titanium nitride film of the third conductive film.

ゲート電極層103及びゲート電極層104に可視光に対して透光性を有する透光性
の材料を用いることもできる。透光性の導電材料としては、インジウム錫酸化物(ITO
)、酸化珪素を含むインジウム錫酸化物(ITSO)、有機インジウム、有機スズ、酸化
亜鉛等を用いることができる。また、酸化亜鉛(ZnO)を含むインジウム亜鉛酸化物(
IZO(indium zinc oxide))、酸化亜鉛(ZnO)、ZnOにガリウム(Ga)をド
ープしたもの、酸化スズ(SnO2)、酸化タングステンを含むインジウム酸化物、酸化
タングステンを含むインジウム亜鉛酸化物、酸化チタンを含むインジウム酸化物、酸化チ
タンを含むインジウム錫酸化物なども用いてもよい。
A light-transmitting material having a property of transmitting visible light can be used for the gate electrode layer 103 and the gate electrode layer 104. As the light-transmitting conductive material, indium tin oxide (ITO
), Indium tin oxide containing silicon oxide (ITSO), organic indium, organic tin, zinc oxide, or the like can be used. Indium zinc oxide containing zinc oxide (ZnO) (
IZO (indium zinc oxide), zinc oxide (ZnO), ZnO doped with gallium (Ga), tin oxide (SnO 2 ), indium oxide containing tungsten oxide, indium zinc oxide containing tungsten oxide, oxidation Indium oxide containing titanium, indium tin oxide containing titanium oxide, or the like may also be used.

ゲート電極層103及びゲート電極層104を形成するのにエッチングにより加工が必
要な場合、マスクを形成し、ドライエッチングまたはドライエッチングにより加工すれば
よい。ICP(Inductively Coupled Plasma:誘導結合型プラズマ)エッチング法を用い
、エッチング条件(コイル型の電極に印加される電力量、基板側の電極に印加される電力
量、基板側の電極温度等)を適宜調節することにより、電極層をテーパー形状にエッチン
グすることができる。なお、エッチング用ガスとしては、Cl2、BCl3、SiCl4
しくはCCl4などを代表とする塩素系ガス、CF4、SF6もしくはNF3などを代表とす
るフッ素系ガス又はO2を適宜用いることができる。
In the case where etching is required to form the gate electrode layer 103 and the gate electrode layer 104, a mask may be formed and processed by dry etching or dry etching. Using an ICP (Inductively Coupled Plasma) etching method, the etching conditions (the amount of power applied to the coil-type electrode, the amount of power applied to the electrode on the substrate side, the electrode temperature on the substrate side, etc.) are appropriately set. By adjusting, the electrode layer can be etched into a tapered shape. As an etching gas, a chlorine-based gas typified by Cl 2 , BCl 3 , SiCl 4, CCl 4, etc., a fluorine-based gas typified by CF 4 , SF 6, NF 3, etc., or O 2 is appropriately used. be able to.

マスクは組成物を選択的に吐出して形成することができる。このように選択的にマスク
を形成するとマスクの形状を加工する工程が簡略化する効果がある。マスクは、エポキシ
樹脂、アクリル樹脂、フェノール樹脂、ノボラック樹脂、メラミン樹脂、ウレタン樹脂等
の樹脂材料を用いる。また、ベンゾシクロブテン、パリレン、フレア、透過性を有するポ
リイミドなどの有機材料、シロキサン系ポリマー等の重合によってできた化合物材料、水
溶性ホモポリマーと水溶性共重合体を含む組成物材料等を用いて液滴吐出法で形成する。
或いは、感光剤を含む市販のレジスト材料を用いてもよく、例えば、代表的なポジ型レジ
ストである、ノボラック樹脂と感光剤であるナフトキノンジアジド化合物、ネガ型レジス
トであるベース樹脂、ジフェニルシランジオール及び酸発生剤などを用いてもよい。いず
れの材料を用いるとしても、その表面張力と粘度は、溶媒の濃度を調整したり、界面活性
剤等を加えたりして適宜調整する。
The mask can be formed by selectively discharging a composition. When the mask is selectively formed in this way, there is an effect that the process of processing the shape of the mask is simplified. For the mask, a resin material such as an epoxy resin, an acrylic resin, a phenol resin, a novolac resin, a melamine resin, or a urethane resin is used. Also, organic materials such as benzocyclobutene, parylene, flare, permeable polyimide, compound materials made by polymerization of siloxane polymers, composition materials containing water-soluble homopolymers and water-soluble copolymers, etc. are used. And formed by a droplet discharge method.
Alternatively, a commercially available resist material containing a photosensitizer may be used. For example, a novolak resin that is a typical positive resist and a naphthoquinonediazide compound that is a photosensitizer, a base resin that is a negative resist, diphenylsilanediol, and An acid generator or the like may be used. Whichever material is used, the surface tension and viscosity are appropriately adjusted by adjusting the concentration of the solvent or adding a surfactant or the like.

また、本実施の形態で、マスクを液滴吐出法によって形成する際、前処理として、被形
成領域及びその近傍のぬれ性を制御する処理を行ってもよい。本発明において、液滴吐出
法により液滴を吐出して導電層、又は絶縁層を形成する際、導電層、又は絶縁層の被形成
領域及びその周囲のぬれ性を制御して、導電層、又は絶縁層の形状を制御することができ
る。この処理によって、制御性よく導電層、又は絶縁層を形成することができる。ぬれ性
の制御は、形成する導電層、又は絶縁層の形状に合わせて行えばよく、均一なぬれ性とし
てもよいし、ぬれ性に高低を設け被形成領域にぬれ性の異なる複数の領域を形成してもよ
い。この工程は、液状材料を用いる場合、あらゆる導電層、又は絶縁層形成の前処理とし
て適用することができる。
In this embodiment mode, when the mask is formed by a droplet discharge method, a process for controlling wettability of a formation region and its vicinity may be performed as a pretreatment. In the present invention, when a conductive layer or an insulating layer is formed by discharging droplets by a droplet discharge method, the conductive layer or the formation region of the insulating layer and the wettability around the conductive layer are controlled, Alternatively, the shape of the insulating layer can be controlled. By this treatment, the conductive layer or the insulating layer can be formed with high controllability. The wettability may be controlled in accordance with the shape of the conductive layer or insulating layer to be formed, and may be uniform wettability, or a plurality of regions having different wettability may be formed in the formation region by providing high and low wettability. It may be formed. This step can be applied as a pretreatment for forming any conductive layer or insulating layer when a liquid material is used.

本明細書において形成される膜は、その形成条件によっては非常に薄膜である場合が
あり、非連続的な島状構造であるなど、膜として形態を保っていなくてもよい。
The film formed in this specification may be a very thin film depending on the formation conditions, and may not have a form as a film, such as a discontinuous island structure.

次に、ゲート電極層103、ゲート電極層104の上にゲート絶縁層105を形成する
。ゲート絶縁層105としては、珪素の酸化物材料又は窒化物材料等の材料、酸化イット
リウム(Y23)、酸化アルミニウム(Al23)、酸化チタン(TiO2)、それらの
積層などを用いて形成することができ、積層でも単層でもよい。本実施の形態では、窒素
を含む酸化珪素膜を、CVD法によって膜厚115nm形成する。また、窒素を含む酸化
珪素膜、酸素を含む窒化珪素膜、窒化珪素膜、酸化珪素膜の単層、それらの積層でも良い
。なお、アルゴンなどの希ガス元素を反応ガスに含ませ、形成される絶縁層中に混入させ
ても良い。
Next, the gate insulating layer 105 is formed over the gate electrode layer 103 and the gate electrode layer 104. As the gate insulating layer 105, a material such as a silicon oxide material or a nitride material, yttrium oxide (Y 2 O 3 ), aluminum oxide (Al 2 O 3 ), titanium oxide (TiO 2 ), a stacked layer thereof, or the like is used. It can be formed by using a laminated layer or a single layer. In this embodiment, a silicon oxide film containing nitrogen is formed to a thickness of 115 nm by a CVD method. Alternatively, a silicon oxide film containing nitrogen, a silicon nitride film containing oxygen, a silicon nitride film, a single layer of a silicon oxide film, or a stacked layer thereof may be used. Note that a rare gas element such as argon may be included in the reaction gas and mixed into the formed insulating layer.

また、基板、絶縁層、半導体層、ゲート絶縁層、層間絶縁層、その他表示装置、半導
体装置を構成する絶縁層、導電層などを形成した後、プラズマ処理を用いて酸化または窒
化を行うことにより前記基板、絶縁層、半導体層、ゲート絶縁層、層間絶縁層表面を酸化
または窒化してもよい。プラズマ処理を用いて半導体層や絶縁層を酸化または窒化すると
、当該半導体層や絶縁層の表面が改質され、CVD法やスパッタ法により形成した絶縁層
と比較してより緻密な絶縁層とすることができる。よって、ピンホール等の欠陥を抑制し
半導体装置の特性等を向上させることが可能となる。また上記の様なプラズマ処理は、ゲ
ート電極層、ソース配線層、ドレイン配線層などの導電層などにも行うことができ、窒化
又は酸化(又は窒化及び酸化両方)を行うことによって表面に窒化、又は酸化することが
できる。
In addition, after forming a substrate, an insulating layer, a semiconductor layer, a gate insulating layer, an interlayer insulating layer, other display devices, an insulating layer constituting a semiconductor device, a conductive layer, etc., oxidation or nitridation is performed using plasma treatment. The surface of the substrate, insulating layer, semiconductor layer, gate insulating layer, or interlayer insulating layer may be oxidized or nitrided. When a semiconductor layer or an insulating layer is oxidized or nitrided using plasma treatment, the surface of the semiconductor layer or the insulating layer is modified, so that the insulating layer becomes denser than an insulating layer formed by a CVD method or a sputtering method. be able to. Therefore, defects such as pinholes can be suppressed and the characteristics of the semiconductor device can be improved. The plasma treatment as described above can also be performed on a conductive layer such as a gate electrode layer, a source wiring layer, and a drain wiring layer, and nitridation or oxidation (or both nitridation and oxidation) is performed on the surface. Or it can be oxidized.

また、プラズマ処理は、上記ガスの雰囲気中において、電子密度が1×1011cm-3
上であり、プラズマの電子温度が1.5eV以下で行う。より詳しくいうと、電子密度が
1×1011cm-3以上1×1013cm-3以下で、プラズマの電子温度が0.5eV以上1
.5eV以下で行う。プラズマの電子密度が高密度であり、基板上に形成された被処理物
付近での電子温度が低いため、被処理物に対するプラズマによる損傷を防止することがで
きる。また、プラズマの電子密度が1×1011cm-3以上と高密度であるため、プラズマ
処理を用いて、被照射物を酸化または窒化することよって形成される酸化膜または窒化膜
は、CVD法やスパッタ法等により形成された膜と比較して膜厚等が均一性に優れ、且つ
緻密な膜を形成することができる。また、プラズマの電子温度が1.5eV以下と低いた
め、従来のプラズマ処理や熱酸化法と比較して低温度で酸化または窒化処理を行うことが
できる。たとえば、ガラス基板の歪点よりも100度以上低い温度でプラズマ処理を行っ
ても十分に酸化または窒化処理を行うことができる。なお、プラズマを形成するための周
波数としては、マイクロ波(2.45GHz)等の高周波を用いることができる。なお、
以下に特に断らない場合は、プラズマ処理として上記条件を用いて行うものとする。
Further, the plasma treatment is performed in an atmosphere of the gas at an electron density of 1 × 10 11 cm −3 or more and an electron temperature of plasma of 1.5 eV or less. More specifically, the electron density is 1 × 10 11 cm −3 or more and 1 × 10 13 cm −3 or less, and the plasma electron temperature is 0.5 eV or more and 1
. Perform at 5 eV or less. Since the electron density of the plasma is high and the electron temperature in the vicinity of the object to be processed formed on the substrate is low, damage to the object to be processed by the plasma can be prevented. Further, since the electron density of plasma is as high as 1 × 10 11 cm −3 or more, an oxide film or a nitride film formed by oxidizing or nitriding an irradiation object using plasma treatment is a CVD method. Compared with a film formed by sputtering or the like, a film having excellent uniformity in film thickness and the like and a dense film can be formed. In addition, since the electron temperature of plasma is as low as 1.5 eV or less, oxidation or nitridation can be performed at a lower temperature than conventional plasma treatment or thermal oxidation. For example, even if the plasma treatment is performed at a temperature lower by 100 degrees or more than the strain point of the glass substrate, the oxidation or nitridation treatment can be sufficiently performed. Note that a high frequency such as a microwave (2.45 GHz) can be used as a frequency for forming plasma. In addition,
Unless otherwise specified, the plasma treatment is performed using the above conditions.

レジストやポリイミド等の絶縁材料からなるマスクを液滴吐出法を用いて形成し、その
マスクを用いて、エッチング加工によりゲート絶縁層105の一部に開口125を形成し
て、その下層側に配置されているゲート電極層104の一部を露出させる。エッチング加
工はプラズマエッチング(ドライエッチング)又はウェットエッチングのどちらを採用し
ても良いが、大面積基板を処理するにはプラズマエッチングが適している。エッチングガ
スとしては、CF4、NF3などのフッ素の系ガス、Cl2、BCl3などの塩素系のガスを
用い、HeやArなどの不活性ガスを適宜加えても良い。また、大気圧放電のエッチング
加工を適用すれば、局所的な放電加工も可能であり、基板の全面にマスク層を形成する必
要はない。
A mask made of an insulating material such as resist or polyimide is formed by a droplet discharge method, and an opening 125 is formed in a part of the gate insulating layer 105 by etching using the mask, and the mask is disposed on the lower layer side. A part of the gate electrode layer 104 is exposed. The etching process may be either plasma etching (dry etching) or wet etching, but plasma etching is suitable for processing a large area substrate. As an etching gas, a fluorine-based gas such as CF 4 or NF 3 or a chlorine-based gas such as Cl 2 or BCl 3 may be used, and an inert gas such as He or Ar may be added as appropriate. Further, if an atmospheric pressure discharge etching process is applied, a local electric discharge process is possible, and it is not necessary to form a mask layer on the entire surface of the substrate.

開口125を形成するためのエッチングに用いるマスクも組成物を選択的に吐出して形
成することができる。このように選択的にマスクを形成すると開口形成の工程が簡略化す
る効果がある。マスクは、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ノボラック樹脂、アクリル樹
脂、メラミン樹脂、ウレタン樹脂等の樹脂材料を用いる。また、ベンゾシクロブテン、パ
リレン、透過性を有するポリイミドなどの有機材料、シロキサンポリマー等の重合によっ
てできた化合物材料、水溶性ホモポリマーと水溶性共重合体を含む組成物材料等を用いて
液滴吐出法で形成する。或いは、感光剤を含む市販のレジスト材料を用いてもよく、例え
ば、代表的なポジ型レジストである、ノボラック樹脂と感光剤であるナフトキノンジアジ
ド化合物、ネガ型レジストであるベース樹脂、ジフェニルシランジオール及び酸発生剤な
どを用いてもよい。いずれの材料を用いるとしても、その表面張力と粘度は、溶媒の濃度
を調整したり、界面活性剤等を加えたりして適宜調整する。
A mask used for etching for forming the opening 125 can also be formed by selectively discharging a composition. When the mask is selectively formed in this way, there is an effect that the process of forming the opening is simplified. For the mask, a resin material such as an epoxy resin, a phenol resin, a novolac resin, an acrylic resin, a melamine resin, or a urethane resin is used. In addition, droplets using organic materials such as benzocyclobutene, parylene, permeable polyimide, compound materials made by polymerization of siloxane polymers, composition materials containing water-soluble homopolymers and water-soluble copolymers, etc. It is formed by a discharge method. Alternatively, a commercially available resist material containing a photosensitizer may be used. For example, a novolak resin that is a typical positive resist and a naphthoquinonediazide compound that is a photosensitizer, a base resin that is a negative resist, diphenylsilanediol, and An acid generator or the like may be used. Whichever material is used, the surface tension and viscosity are appropriately adjusted by adjusting the concentration of the solvent or adding a surfactant or the like.

ゲート絶縁層105上に、ソース電極層又はドレイン電極層111、ソース電極層又
はドレイン電極層112、ソース電極層又はドレイン電極層113、ソース電極層又はド
レイン電極層114を形成する(図4参照。)。ソース電極層又はドレイン電極層111
は、ゲート絶縁層105に形成した開口125において、ゲート電極層104に接して形
成され電気的に接続する。ソース電極層又はドレイン電極層113は、電源線としても機
能する(図4参照。)。ソース電極層又はドレイン電極層113、ゲート絶縁層105、
及びゲート電極層104の積層領域において容量も形成される。
A source or drain electrode layer 111, a source or drain electrode layer 112, a source or drain electrode layer 113, and a source or drain electrode layer 114 are formed over the gate insulating layer 105 (see FIG. 4). ). Source electrode layer or drain electrode layer 111
Is formed in contact with and electrically connected to the gate electrode layer 104 in the opening 125 formed in the gate insulating layer 105. The source or drain electrode layer 113 also functions as a power supply line (see FIG. 4). A source or drain electrode layer 113, a gate insulating layer 105,
A capacitor is also formed in the stacked region of the gate electrode layer 104.

ソース電極層又はドレイン電極層111、ソース電極層又はドレイン電極層112、
ソース電極層又はドレイン電極層113、ソース電極層又はドレイン電極層114は、P
VD法、CVD法、蒸着法等により導電膜を成膜した後、所望の形状にエッチングして形
成することができる。また、印刷法、電界メッキ法等により、所定の場所に選択的にソー
ス電極層又はドレイン電極層を形成することができる。更にはリフロー法、ダマシン法を
用いても良い。ソース電極層又はドレイン電極層の材料は、Ag、Au、Cu、Ni、P
t、Pd、Ir、Rh、W、Al、Ta、Mo、Cd、Zn、Fe、Ti、Si、Ge、
Zr、Ba等の金属又はその合金、若しくはその金属窒化物を用いて形成すればよい。ま
た透光性の材料も用いることができる。
A source or drain electrode layer 111, a source or drain electrode layer 112,
The source or drain electrode layer 113 and the source or drain electrode layer 114 are P
A conductive film can be formed by VD, CVD, vapor deposition, or the like, and then etched into a desired shape. Further, the source electrode layer or the drain electrode layer can be selectively formed at a predetermined place by a printing method, an electroplating method, or the like. Furthermore, a reflow method or a damascene method may be used. The material of the source electrode layer or drain electrode layer is Ag, Au, Cu, Ni, P
t, Pd, Ir, Rh, W, Al, Ta, Mo, Cd, Zn, Fe, Ti, Si, Ge,
A metal such as Zr or Ba, an alloy thereof, or a metal nitride thereof may be used. A light-transmitting material can also be used.

また、透光性の導電性材料であれば、インジウム錫酸化物(ITO)、酸化珪素を含む
インジウム錫酸化物(ITSO)、酸化亜鉛(ZnO)を含むインジウム亜鉛酸化物(I
ZO(indium zinc oxide))、酸化亜鉛(ZnO)、ZnOにガリウム(Ga)をドー
プしたもの、酸化スズ(SnO2)、酸化タングステンを含むインジウム酸化物、酸化タ
ングステンを含むインジウム亜鉛酸化物、酸化チタンを含むインジウム酸化物、酸化チタ
ンを含むインジウム錫酸化物などを用いることができる。
Further, in the case of a light-transmitting conductive material, indium tin oxide (ITO), indium tin oxide containing silicon oxide (ITSO), and indium zinc oxide containing zinc oxide (ZnO) (I
ZO (indium zinc oxide), zinc oxide (ZnO), ZnO doped with gallium (Ga), tin oxide (SnO 2 ), indium oxide containing tungsten oxide, indium zinc oxide containing tungsten oxide, oxidation Indium oxide containing titanium, indium tin oxide containing titanium oxide, or the like can be used.

次にソース電極層又はドレイン電極層111上にバッファ層109aを、ソース電極
層又はドレイン電極層112にバッファ層109bを、ソース電極層又はドレイン電極層
113上にバッファ層110bを、ソース電極層又はドレイン電極層114上にバッファ
層110aをそれぞれ形成する。
Next, the buffer layer 109a is formed over the source or drain electrode layer 111, the buffer layer 109b is formed over the source or drain electrode layer 112, the buffer layer 110b over the source or drain electrode layer 113, A buffer layer 110 a is formed on each drain electrode layer 114.

バッファ層109a、バッファ層109b、バッファ層110a及びバッファ層11
0bは、導電性を有し、有機化合物及び無機化合物を含む層より形成されている(図5参
照。)。
Buffer layer 109a, buffer layer 109b, buffer layer 110a and buffer layer 11
0b has conductivity and is formed of a layer containing an organic compound and an inorganic compound (see FIG. 5).

バッファ層である有機化合物及び無機化合物を含む層は、電子ビーム蒸着法、共蒸着
などの蒸着法、スパッタリング法、CVD法や、混合溶液を用いたスピンコート法など塗
布法、ゾル−ゲル法を用いることができる。バッファ層は各々の材料を同時に成膜するこ
とにより形成することができ、抵抗加熱蒸着同士による共蒸着法、電子ビーム蒸着同士に
よる共蒸着法、抵抗加熱蒸着と電子ビーム蒸着による共蒸着法、抵抗加熱蒸着とスパッタ
リングによる成膜、電子ビーム蒸着とスパッタリングによる成膜など、同種、異種の方法
を組み合わせて形成することができる。また、特定の目的に調合された組成物の液滴を選
択的に吐出(噴出)して所定のパターンに形成することが可能な、液滴吐出(噴出)法(
その方式によっては、インクジェット法とも呼ばれる。)、物体が所望のパターンに転写
、または描写できる方法、例えば各種印刷法(スクリーン(孔版)印刷、オフセット(平
版)印刷、凸版印刷やグラビア(凹版)印刷など所望なパターンで形成される方法)、デ
ィスペンサ法なども用いることができる。また、同時に形成するのではなく、どちらか一
方(有機化合物層又は無機化合物層)を形成した後に、イオン注入法やドーピング法など
によって他の片方(有機化合物又は無機化合物)を導入し、バッファ層を形成してもよい
The buffer layer containing an organic compound and an inorganic compound is formed by an electron beam evaporation method, a vapor deposition method such as co-evaporation, a sputtering method, a CVD method, a coating method such as a spin coating method using a mixed solution, or a sol-gel method. Can be used. The buffer layer can be formed by depositing each material at the same time, co-evaporation method by resistance heating deposition, co-evaporation method by electron beam deposition, co-evaporation method by resistance heating deposition and electron beam deposition, resistance It can be formed by combining the same or different methods such as film formation by heating vapor deposition and sputtering and film formation by electron beam vapor deposition and sputtering. In addition, a droplet discharge (spout) method that can selectively discharge (spout) droplets of a composition prepared for a specific purpose to form a predetermined pattern (
Depending on the method, it is also called an inkjet method. ), A method by which an object can be transferred or drawn in a desired pattern, for example, various printing methods (a method in which a desired pattern such as screen (stencil) printing, offset (flat plate) printing, letterpress printing or gravure (intaglio printing) is formed) A dispenser method or the like can also be used. In addition, after forming either one (organic compound layer or inorganic compound layer) instead of forming at the same time, the other one (organic compound or inorganic compound) is introduced by an ion implantation method or a doping method, and the buffer layer May be formed.

本実施の形態では、バッファ層109a、バッファ層109b、バッファ層110a
及びバッファ層110bに同材料を用いており、ソース領域もドレイン領域も同材料、同
構造の例となっている。このように、ソース側、ドレイン側に同材料からなるバッファ層
を用いてもよいし、異なる材料からなるバッファ層(異なる性質を有するバッファ層)を
用いてもよい。また、バッファ層をソース側、ドレイン側、どちらか片方のみ設ける構造
としてもよい。また、薄膜トランジスタごとに用いるバッファ層を異なる材料で形成し、
異なる特性を有するようにしてもよく、例えばバッファ層109a及びバッファ層109
bを第1の有機化合物及び無機化合物を含む層で形成し、バッファ層110a及びバッフ
ァ層110bを第1の有機化合物及び無機化合物を含む層と異なる材料を含む第2の有機
化合物及び無機化合物を含む層としてもよい。
In this embodiment, the buffer layer 109a, the buffer layer 109b, and the buffer layer 110a
The same material is used for the buffer layer 110b, and the source region and the drain region are the same material and the same structure. In this way, buffer layers made of the same material may be used on the source side and the drain side, or buffer layers made of different materials (buffer layers having different properties) may be used. Alternatively, a structure in which only one of the buffer layer and the drain side is provided may be employed. In addition, the buffer layer used for each thin film transistor is formed of a different material,
For example, the buffer layer 109a and the buffer layer 109 may have different characteristics.
b is formed of a layer containing a first organic compound and an inorganic compound, and the buffer layer 110a and the buffer layer 110b are made of a second organic compound and an inorganic compound containing a material different from the layer containing the first organic compound and the inorganic compound. It is good also as a layer to contain.

バッファ層109a及びバッファ層109b上に酸化物半導体層である半導体層10
7を形成し、バッファ層110a及びバッファ層110b上に酸化物半導体層である半導
体層108を形成する(図6参照。)。
The semiconductor layer 10 which is an oxide semiconductor layer over the buffer layer 109a and the buffer layer 109b
7 and the semiconductor layer 108 which is an oxide semiconductor layer is formed over the buffer layer 110a and the buffer layer 110b (see FIG. 6).

このバッファ層109a及びバッファ層109bにより、ソース電極層又はドレイン
電極層111と半導体層107と、ソース電極層又はドレイン電極層112と半導体層1
07との接触抵抗が低下し、電気的接続を良好にすることができる。同様に、バッファ層
110a及びバッファ層110bにより、ソース電極層又はドレイン電極層114と半導
体層108と、ソース電極層又はドレイン電極層113と半導体層108との接触抵抗が
低下し、電気的接続を良好にすることができる。
With the buffer layer 109a and the buffer layer 109b, the source or drain electrode layer 111 and the semiconductor layer 107, the source or drain electrode layer 112, and the semiconductor layer 1
The contact resistance with 07 is reduced, and the electrical connection can be improved. Similarly, the contact resistance between the source or drain electrode layer 114 and the semiconductor layer 108, the source or drain electrode layer 113, and the semiconductor layer 108 is reduced by the buffer layer 110a and the buffer layer 110b, so that electrical connection is achieved. Can be good.

半導体層に用いる材料とソース電極層及びドレイン電極層に用いる材料の組み合わせ
によっては、導通できない、また高抵抗となるなどの電気的特性が低下する場合がある。
よって、半導体層に用いる材料とソース電極層及びドレイン電極層に用いる材料は適宜選
択する必要がある。本発明では、ソース電極層及びドレイン電極層と酸化物半導体層であ
る半導体層とをバッファ層を介して積層し電気的に接続するため、上記のような電気的特
性の低下を防ぎ、かつ材料の自由に選択することができる。そのため、必要とされる特性
(電気的特性、信頼性に関する特性(材料の積層状態(密着性など)))を満たすような
半導体装置を作製することができる。
Depending on the combination of the material used for the semiconductor layer and the material used for the source electrode layer and the drain electrode layer, electrical characteristics such as inability to conduct and high resistance may be deteriorated.
Therefore, the material used for the semiconductor layer and the material used for the source and drain electrode layers need to be selected as appropriate. In the present invention, since the source and drain electrode layers and the semiconductor layer which is an oxide semiconductor layer are stacked and electrically connected via the buffer layer, the above-described deterioration in electrical characteristics is prevented, and the material You can choose freely. Therefore, a semiconductor device that satisfies required characteristics (electric characteristics, characteristics related to reliability (a stacked state of materials (adhesion), etc.)) can be manufactured.

このようにバッファ層によって、薄膜トランジスタの電気特性をさらに精密に制御す
ることができるので、半導体装置の電気的設計の自由度が増し、より必要とされる特性を
付与された、高機能、高性能で有用な半導体装置を作製することができる。
As described above, since the buffer layer can control the electrical characteristics of the thin film transistor more precisely, the degree of freedom in the electrical design of the semiconductor device is increased, and the high performance and high performance provided with more required characteristics. A useful semiconductor device can be manufactured.

半導体層を形成する化合物半導体としては、例えば酸化物半導体が挙げられる。酸化
物半導体としては、酸化亜鉛(ZnO)、酸化マグネシウム亜鉛(MgxZn1-xO)、酸
化スズ(SnO2)、インジウム酸化物(In23)、酸化ガリウム(Ga23)などの
金属酸化物が挙げられる。また、上記酸化物半導体の複数より構成される酸化物半導体で
もよく、酸化亜鉛(ZnO)とインジウム酸化物(In23)と酸化ガリウム(Ga23
)とから構成されるInGaO3(ZnO)m(mは1以上50未満の整数であり、代表的
にはInGaO3(ZnO)5なども用いることができる。半導体材料はn型を有する半導
体であっても、p型を有する半導体であってもよく、他の不純物元素(アルミニウム、ガ
リウムなど)を含んで形成してもよい。不純物元素を含む酸化物半導体をターゲットとし
て用いたスパッタ法や、CVD法などにより形成することができる。また、不純物元素を
導入(ドーピング法、イオン注入法などによる添加)して、酸化物半導体に不純物元素を
有する様にしてもよい。半導体層は、蒸着法、CVD法、プラズマCVD法、スパッタリ
ング法等の方法により単層又は積層して形成することができる。また、液滴吐出法や、印
刷法(スクリーン印刷、オフセット印刷、凸版印刷やグラビア(凹版)印刷法など)、ス
ピンコート法などの塗布法、ディッピング法などを用いることもできる。
As a compound semiconductor that forms the semiconductor layer, for example, an oxide semiconductor can be given. Examples of the oxide semiconductor include zinc oxide (ZnO), magnesium zinc oxide (Mg x Zn 1-x O), tin oxide (SnO 2 ), indium oxide (In 2 O 3 ), and gallium oxide (Ga 2 O 3 ). And metal oxides. Alternatively, an oxide semiconductor including a plurality of the above oxide semiconductors may be used, and zinc oxide (ZnO), indium oxide (In 2 O 3 ), and gallium oxide (Ga 2 O 3).
InGaO 3 (ZnO) m (m is an integer greater than or equal to 1 and less than 50, typically InGaO 3 (ZnO) 5 can also be used. A semiconductor material is an n-type semiconductor. Alternatively, it may be a p-type semiconductor, may be formed to contain other impurity elements (aluminum, gallium, etc.), a sputtering method using an oxide semiconductor containing an impurity element as a target, It can be formed by a CVD method, etc. In addition, an impurity element may be introduced (added by a doping method, an ion implantation method, or the like) so that the oxide semiconductor includes the impurity element. , CVD method, plasma CVD method, sputtering method, etc., and can be formed as a single layer or stacked layers. Offset printing, such as relief printing, or gravure (intaglio) printing), a coating method such as spin coating method, or the like can also be used dipping method.

また、酸化亜鉛などの酸化物半導体は、可視光を透過するため透明である。このよう
な透光性(可視光領域の光を透過する)の半導体材料を用いた半導体層は、可視光の吸収
が少ないため、半導体層のチャネル部分に光が入射しても不要な光励起キャリアが発生し
ない、耐光性の優れた信頼性の高い薄膜トランジスタとすることができる。なお、他の化
合物半導体として、窒化物半導体、炭化物半導体等を用いてもよい。
An oxide semiconductor such as zinc oxide is transparent because it transmits visible light. A semiconductor layer using such a light-transmitting semiconductor material (transmitting light in the visible light region) absorbs less visible light, so unnecessary photoexcited carriers even when light enters the channel portion of the semiconductor layer. Thus, a highly reliable thin film transistor with excellent light resistance can be obtained. Note that a nitride semiconductor, a carbide semiconductor, or the like may be used as another compound semiconductor.

酸化物半導体のような化合物半導体は、他のシリコンや有機半導体材料などの半導体
材料と比較して、材料が安価であり作製工程も複雑化しないため、低コストで半導体装置
を作製することができる。
Compared with other semiconductor materials such as silicon and organic semiconductor materials, a compound semiconductor such as an oxide semiconductor is less expensive and does not complicate the manufacturing process, so that a semiconductor device can be manufactured at low cost. .

また半導体層に不純物元素を含ませて形成し、一導電型(n型又はp型)を有する半
導体層を形成することができる。半導体層に添加する(含むように形成する)不純物元素
としては、13族元素(ボロン(B))、ガリウム(Ga)、インジウム(In)、タリウム
(Tl))、17族元素(フッ素(F)、塩素(Cl)、臭素(Br)、ヨウ素(I))、1族元
素(リチウム(Li)、ナトリウム(Na)、カリウム(K)、ルビジウム(Rb)、セシウム
(Cs))、15族元素(窒素(N)、リン(P)、ヒ素(As)、アンチモン(Sb)、ビスマ
ス(Bi))等を用いることができ、上記元素のうち一種、又は複数種を用いることができ
る。
In addition, a semiconductor layer having one conductivity type (n-type or p-type) can be formed by including an impurity element in a semiconductor layer. As an impurity element added (formed to include) to the semiconductor layer, a group 13 element (boron (B)), gallium (Ga), indium (In), thallium (Tl)), a group 17 element (fluorine (F ), Chlorine (Cl), bromine (Br), iodine (I)), group 1 elements (lithium (Li), sodium (Na), potassium (K), rubidium (Rb), cesium (Cs)), group 15 Elements (nitrogen (N), phosphorus (P), arsenic (As), antimony (Sb), bismuth (Bi)) and the like can be used, and one or more of the above elements can be used.

不純物元素の添加は、半導体層の一部でもよいし、全体に添加しても良く、その添加
量は、薄膜トランジスタ素子の寸法、厚さ、集積度、必要とされる性能(電気的特性など
)によって適宜、設定すれば良く、半導体層にわたって均一な濃度としても良いし、濃度
勾配を有していても良い。
The impurity element may be added to a part of the semiconductor layer or may be added to the entire semiconductor layer. The addition amount depends on the size, thickness, integration degree, required performance (electrical characteristics, etc.) of the thin film transistor element. The concentration may be set appropriately according to the above, and the concentration may be uniform over the semiconductor layer or may have a concentration gradient.

また、半導体層として、酸化物半導体層のような化合物半導体層の他に有機半導体層
を用いた半導体層を形成し、半導体層を積層構造としてもよい。
Further, as the semiconductor layer, a semiconductor layer using an organic semiconductor layer in addition to a compound semiconductor layer such as an oxide semiconductor layer may be formed, and the semiconductor layer may have a stacked structure.

また、バッファ層とソース電極層及びドレイン電極層との間に、一導電型を有する半
導体層を設ける構造としてもよい。一導電型を有する半導体層とバッファ層の導電性によ
ってはバッファ層と半導体層との間に一導電型を有する半導体層を形成しても良い。
Alternatively, a semiconductor layer having one conductivity type may be provided between the buffer layer and the source and drain electrode layers. Depending on the conductivity of the semiconductor layer having one conductivity type and the buffer layer, a semiconductor layer having one conductivity type may be formed between the buffer layer and the semiconductor layer.

一導電型を有する半導体層としては、半導体材料に一導電型を付与する不純物元素を
含ませた半導体層を用いることができる。半導体材料としては、前述の酸化物半導体材料
(酸化亜鉛、酸化マグネシウム亜鉛、酸化スズ)、シリコン(Si)、ゲルマニウム(G
e)、有機半導体材料を用いてもよい。上記半導体材料に不純物元素(13族元素、17
族元素、1族元素、15族元素)等を、添加した半導体層を用いることができる。例えば
、一導電型を有する半導体層として、酸化亜鉛にアルミニウムやガリウムを添加した、ア
ルミニウムを含む酸化亜鉛やガリウムを含む酸化亜鉛などを用いるとよい。また、他の化
合物半導体(GaAs、InP、SiC、ZnSe、GaN、SiGeなど)を用いるこ
ともできる。半導体層は、結晶性を有していてもいなくても良く、非晶質半導体、微結晶
半導体、結晶性半導体どれであってもよい。非晶質半導体を光エネルギーや熱エネルギー
を利用して結晶化させ、結晶性半導体を形成することができる。非晶質半導体層の結晶化
は、熱処理とレーザ光照射による結晶化を組み合わせてもよく、熱処理やレーザ光照射を
単独で、複数回行っても良い。
As the semiconductor layer having one conductivity type, a semiconductor layer in which an impurity element imparting one conductivity type is added to a semiconductor material can be used. As the semiconductor material, the above-described oxide semiconductor materials (zinc oxide, magnesium zinc oxide, tin oxide), silicon (Si), germanium (G
e) Organic semiconductor materials may be used. An impurity element (group 13 element, 17
A semiconductor layer to which a group element, a group 1 element, a group 15 element) or the like is added can be used. For example, as the semiconductor layer having one conductivity type, zinc oxide containing aluminum, zinc oxide containing gallium, or the like obtained by adding aluminum or gallium to zinc oxide may be used. Also, other compound semiconductors (GaAs, InP, SiC, ZnSe, GaN, SiGe, etc.) can be used. The semiconductor layer may or may not have crystallinity, and may be any of an amorphous semiconductor, a microcrystalline semiconductor, and a crystalline semiconductor. A crystalline semiconductor can be formed by crystallizing an amorphous semiconductor using light energy or thermal energy. The crystallization of the amorphous semiconductor layer may be a combination of heat treatment and crystallization by laser light irradiation, or may be performed multiple times by heat treatment or laser light irradiation alone.

上記工程において、本実施の形態におけるコプラナー型の薄膜トランジスタ130、
薄膜トランジスタ131を作製することができる(図6参照。)。
In the above steps, the coplanar thin film transistor 130 in this embodiment,
A thin film transistor 131 can be manufactured (see FIG. 6).

続いて、ゲート絶縁層105上に、第1の電極層117を形成する(図6参照。)。
第1の電極層117は、基板100側から光を放射する場合には、インジウム錫酸化物(
ITO)、酸化珪素を含むインジウム錫酸化物(ITSO)、酸化亜鉛(ZnO)を含む
インジウム亜鉛酸化物(IZO(indium zinc oxide))、酸化亜鉛(ZnO)、ZnO
にガリウム(Ga)をドープしたもの、酸化スズ(SnO2)、酸化タングステンを含む
インジウム酸化物、酸化タングステンを含むインジウム亜鉛酸化物、酸化チタンを含むイ
ンジウム酸化物、酸化チタンを含むインジウム錫酸化物などを用いて形成することができ
る。本実施の形態では、酸化タングステンを含むインジウム亜鉛酸化物を用いてスパッタ
リング法によって第1の電極層117を形成する。
Subsequently, a first electrode layer 117 is formed over the gate insulating layer 105 (see FIG. 6).
When the first electrode layer 117 emits light from the substrate 100 side, indium tin oxide (
ITO), indium tin oxide containing silicon oxide (ITSO), indium zinc oxide containing zinc oxide (ZnO) (IZO (indium zinc oxide)), zinc oxide (ZnO), ZnO
Doped with gallium (Ga), tin oxide (SnO 2 ), indium oxide containing tungsten oxide, indium zinc oxide containing tungsten oxide, indium oxide containing titanium oxide, indium tin oxide containing titanium oxide Etc. can be used. In this embodiment, the first electrode layer 117 is formed by a sputtering method using indium zinc oxide containing tungsten oxide.

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

また、金属膜のような材料であっても膜厚を薄く(好ましくは、5nm〜30nm程
度の厚さ)して光を透過可能な状態としておくことで、第1の電極層117から光を放射
することが可能となる。第1の電極層117に用いることのできる金属薄膜としては、チ
タン、タングステン、ニッケル、金、白金、銀、アルミニウム、マグネシウム、カルシウ
ム、リチウム、亜鉛、およびそれらの合金からなる導電膜、またはTiN、TiSiXY
、WSiX、WNX、WSiXY、NbNなどの前記元素を主成分とする化合物材料からな
る膜を用いることができる。
Further, even when a material such as a metal film is used, light is transmitted from the first electrode layer 117 by reducing the film thickness (preferably, a thickness of about 5 nm to 30 nm) so that light can be transmitted. It becomes possible to radiate. As the metal thin film that can be used for the first electrode layer 117, a conductive film made of titanium, tungsten, nickel, gold, platinum, silver, aluminum, magnesium, calcium, lithium, zinc, and an alloy thereof, or TiN, TiSi X N Y
, WSi x , WN x , WSi x N y , NbN, and the like can be used.

第1の電極層117は、ソース電極層又はドレイン電極層114と電気的に接続すれば
よいので、その接続構造は本実施の形態に限定されない。ソース電極層又はドレイン電極
層114上に層間絶縁層となる絶縁層を形成し、配線層によって、第1の電極層117と
電気的に接続する構造を用いてもよい。
The first electrode layer 117 only needs to be electrically connected to the source or drain electrode layer 114; therefore, the connection structure is not limited to this embodiment mode. A structure in which an insulating layer serving as an interlayer insulating layer is formed over the source or drain electrode layer 114 and electrically connected to the first electrode layer 117 by a wiring layer may be used.

また、発光した光を基板100側とは反対側に放射させる構造とする場合には、Ag(
銀)、Au(金)、Cu(銅)、W(タングステン)、Al(アルミニウム)等の金属を
用いることができる。他の方法としては、スパッタリング法により透明導電膜若しくは光
反射性の導電膜を形成して、液滴吐出法によりマスクパターンを形成し、エッチング加工
を組み合わせて第1の電極層117を形成しても良い。
In the case where the emitted light is emitted to the side opposite to the substrate 100 side, Ag (
Metals such as silver), Au (gold), Cu (copper), W (tungsten), and Al (aluminum) can be used. As another method, a transparent conductive film or a light reflective conductive film is formed by a sputtering method, a mask pattern is formed by a droplet discharge method, and the first electrode layer 117 is formed by combining etching processes. Also good.

第1の電極層117は、その表面が平坦化されるように、CMP法、ポリビニルアルコ
ール系の多孔質体で拭浄し、研磨しても良い。またCMP法を用いた研磨後に、第1の電
極層117の表面に紫外線照射、酸素プラズマ処理などを行ってもよい。
The first electrode layer 117 may be wiped with a CMP method or a polyvinyl alcohol-based porous body and polished so that the surface thereof is planarized. Further, after the polishing using the CMP method, the surface of the first electrode layer 117 may be subjected to ultraviolet irradiation, oxygen plasma treatment, or the like.

以上の工程により、基板100上にコプラナー型の薄膜トランジスタ131、薄膜トラ
ンジスタ130と第1の電極層117が接続された表示パネル用のTFT基板が完成する
Through the above steps, a TFT substrate for a display panel in which the coplanar thin film transistor 131, the thin film transistor 130, and the first electrode layer 117 are connected to the substrate 100 is completed.

次に、絶縁層121(隔壁とも呼ばれる)を選択的に形成する。絶縁層121は、第1
の電極層117上に開口を有するように形成する。本実施の形態では、絶縁層121を全
面に形成し、レジスト等のマスクによって、エッチングし加工する。絶縁層121を、直
接選択的に形成できる液滴吐出法や印刷法などを用いて形成する場合は、エッチングによ
る加工は必ずしも必要はない。
Next, an insulating layer 121 (also referred to as a partition wall) is selectively formed. The insulating layer 121 is the first
The electrode layer 117 is formed to have an opening. In this embodiment mode, the insulating layer 121 is formed over the entire surface, and is etched and processed with a mask such as a resist. When the insulating layer 121 is formed using a droplet discharge method, a printing method, or the like that can be directly and selectively formed, etching processing is not necessarily required.

絶縁層121は、酸化珪素、窒化珪素、酸化窒化珪素、酸化アルミニウム、窒化アルミ
ニウム、酸窒化アルミニウムその他の無機絶縁性材料、又はアクリル酸、メタクリル酸及
びこれらの誘導体、又はポリイミド(polyimide)、芳香族ポリアミド、ポリベンゾイミダ
ゾール(polybenzimidazole)などの耐熱性高分子、又はシロキサン樹脂材料を用いること
ができる。アクリル、ポリイミド等の感光性、非感光性の材料を用いて形成してもよい。
絶縁層121は曲率半径が連続的に変化する形状が好ましく、上に形成される電界発光層
122、第2の電極層123の被覆性が向上する。
The insulating layer 121 is formed using silicon oxide, silicon nitride, silicon oxynitride, aluminum oxide, aluminum nitride, aluminum oxynitride, or other inorganic insulating materials, or acrylic acid, methacrylic acid, and derivatives thereof, polyimide, aromatic, A heat-resistant polymer such as polyamide, polybenzimidazole, or a siloxane resin material can be used. You may form using photosensitive and non-photosensitive materials, such as an acryl and a polyimide.
The insulating layer 121 preferably has a shape in which the radius of curvature continuously changes, and the coverage of the electroluminescent layer 122 and the second electrode layer 123 formed thereon is improved.

また、液滴吐出法により、絶縁層121を組成物を吐出し形成した後、その平坦性を高
めるために表面を圧力によってプレスして平坦化してもよい。プレスの方法としては、ロ
ーラー状のものを表面に走査することによって、凹凸をならすように軽減したり、平坦な
板状な物で表面を垂直にプレスしてもよい。また溶剤等によって表面を軟化、または融解
させエアナイフで表面の凹凸部を除去しても良い。また、CMP法を用いて研磨しても良
い。この工程は、液滴吐出法によって凹凸が生じる場合に、その表面の平坦化する場合適
用することができる。この工程により平坦性が向上すると、表示パネルの表示ムラなどを
防止することができ、高繊細な画像を表示することができる。
Alternatively, after the insulating layer 121 is formed by discharging a composition by a droplet discharge method, the surface may be pressed and flattened by pressure in order to improve the flatness. As a pressing method, unevenness may be reduced by scanning a roller-like object on the surface, or the surface may be pressed vertically with a flat plate-like object. Alternatively, the surface may be softened or melted with a solvent or the like, and the surface irregularities may be removed with an air knife. Further, polishing may be performed using a CMP method. This step can be applied when the surface is flattened when unevenness is generated by the droplet discharge method. When flatness is improved by this step, display unevenness of the display panel can be prevented and a high-definition image can be displayed.

表示パネル用のTFT基板である基板100の上に、発光素子を形成する(図7参照。
)。
A light emitting element is formed over a substrate 100 which is a TFT substrate for a display panel (see FIG. 7).
).

電界発光層122を形成する前に、大気圧中で200℃の熱処理を行い第1の電極層1
17、絶縁層121中若しくはその表面に吸着している水分を除去する。また、減圧下で
200〜400℃、好ましくは250〜350℃に熱処理を行い、そのまま大気に晒さず
に電界発光層122を真空蒸着法や、減圧下の液滴吐出法で形成することが好ましい。
Before the electroluminescent layer 122 is formed, heat treatment is performed at 200 ° C. in the atmospheric pressure to form the first electrode layer 1
17. Remove moisture adsorbed in the insulating layer 121 or on the surface thereof. In addition, it is preferable to perform heat treatment at 200 to 400 ° C., preferably 250 to 350 ° C. under reduced pressure, and to form the electroluminescent layer 122 by a vacuum deposition method or a droplet discharge method under reduced pressure without being exposed to the air as it is. .

電界発光層122として、赤色(R)、緑色(G)、青色(B)の発光を示す材料を、
それぞれ蒸着マスクを用いた蒸着法等によって選択的に形成する。赤色(R)、緑色(G
)、青色(B)の発光を示す材料はカラーフィルタ同様、液滴吐出法により形成すること
もでき(低分子または高分子材料など)、この場合マスクを用いずとも、RGBの塗り分
けを行うことができるため好ましい。電界発光層122上に第2の電極層123を積層形
成して、発光素子を用いた表示機能を有する表示装置が完成する。
As the electroluminescent layer 122, a material that emits red (R), green (G), and blue (B) light is used.
Each is selectively formed by an evaporation method using an evaporation mask. Red (R), green (G
) The material that emits blue (B) light can also be formed by a droplet discharge method (such as a low-molecular or high-molecular material) in the same manner as a color filter. This is preferable. A second electrode layer 123 is stacked over the electroluminescent layer 122 to complete a display device having a display function using a light emitting element.

図示しないが、第2の電極層123を覆うようにしてパッシベーション膜を設けること
は有効である。表示装置を構成する際に設ける保護膜は、単層構造でも多層構造でもよい
。パッシベーション膜としては、窒化珪素(SiN)、酸化珪素(SiO2)、酸化窒化
珪素(SiON)、窒化酸化珪素(SiNO)、窒化アルミニウム(AlN)、酸化窒化
アルミニウム(AlON)、窒素含有量が酸素含有量よりも多い窒化酸化アルミニウム(
AlNO)または酸化アルミニウム、ダイアモンドライクカーボン(DLC)、窒素含有
炭素膜(CNX)を含む絶縁膜からなり、該絶縁膜を単層もしくは組み合わせた積層を用
いることができる。例えば窒素含有炭素膜(CNX)、窒化珪素(SiN)のような積層
、また有機材料を用いることも出来、スチレンポリマーなど高分子の積層でもよい。また
、シロキサン材料を用いてもよい。
Although not shown, it is effective to provide a passivation film so as to cover the second electrode layer 123. The protective film provided when forming the display device may have a single layer structure or a multilayer structure. As the passivation film, silicon nitride (SiN), silicon oxide (SiO 2 ), silicon oxynitride (SiON), silicon nitride oxide (SiNO), aluminum nitride (AlN), aluminum oxynitride (AlON), nitrogen content is oxygen Aluminum nitride oxide more than the content (
AlNO), aluminum oxide, diamond-like carbon (DLC), or a nitrogen-containing carbon film (CN x ) is used, and a single layer or a combination of the insulating films can be used. For example, a laminate such as a nitrogen-containing carbon film (CN x ) or silicon nitride (SiN), or an organic material can be used, and a laminate of polymers such as a styrene polymer may be used. A siloxane material may also be used.

この際、カバレッジの良い膜をパッシベーション膜として用いることが好ましく、炭素
膜、特にDLC膜を用いることは有効である。DLC膜は室温から100℃以下の温度範
囲で成膜可能であるため、耐熱性の低い電界発光層の上方にも容易に成膜することができ
る。DLC膜は、プラズマCVD法(代表的には、RFプラズマCVD法、マイクロ波C
VD法、電子サイクロトロン共鳴(ECR)CVD法、熱フィラメントCVD法など)、
燃焼炎法、スパッタ法、イオンビーム蒸着法、レーザ蒸着法などで形成することができる
。成膜に用いる反応ガスは、水素ガスと、炭化水素系のガス(例えばCH4、C22、C6
6など)とを用い、グロー放電によりイオン化し、負の自己バイアスがかかったカソー
ドにイオンを加速衝突させて成膜する。また、CN膜は反応ガスとしてC24ガスとN2
ガスとを用いて形成すればよい。DLC膜は酸素に対するブロッキング効果が高く、電界
発光層の酸化を抑制することが可能である。そのため、この後に続く封止工程を行う間に
電界発光層が酸化するといった問題を防止できる。
At this time, it is preferable to use a film with good coverage as the passivation film, and it is effective to use a carbon film, particularly a DLC film. Since the DLC film can be formed in a temperature range from room temperature to 100 ° C., it can be easily formed over the electroluminescent layer having low heat resistance. The DLC film is formed by plasma CVD (typically, RF plasma CVD, microwave C
VD method, electron cyclotron resonance (ECR) CVD method, hot filament CVD method, etc.)
It can be formed by a combustion flame method, a sputtering method, an ion beam evaporation method, a laser evaporation method, or the like. The reaction gas used for film formation includes hydrogen gas and hydrocarbon gas (for example, CH 4 , C 2 H 2 , C 6
H 6 or the like) is ionized by glow discharge, and ions are accelerated collided with a negative self-biased cathode to form a film. The CN film has C 2 H 4 gas and N 2 as reaction gases.
What is necessary is just to form using gas. The DLC film has a high blocking effect against oxygen and can suppress oxidation of the electroluminescent layer. Therefore, the problem that the electroluminescent layer is oxidized during the subsequent sealing process can be prevented.

図8(B)に示すように、シール材136を形成し、封止基板140を用いて封止する
。その後、ゲート電極層103と電気的に接続して形成されるゲート配線層に、フレキシ
ブル配線基板を接続し、外部との電気的な接続をしても良い。これは、ソース電極層又は
ドレイン電極層111と電気的に接続して形成されるソース配線層も同様である。
As shown in FIG. 8B, a sealant 136 is formed and sealed using a sealing substrate 140. After that, a flexible wiring board may be connected to a gate wiring layer formed by being electrically connected to the gate electrode layer 103 to be electrically connected to the outside. The same applies to the source wiring layer formed by being electrically connected to the source or drain electrode layer 111.

素子を有する基板100と封止基板145の間には充填剤135を封入して封止する
。充填剤の封入には、滴下法を用いることもできる。充填剤135の代わりに、窒素など
の不活性ガスを充填してもよい。また、乾燥剤を表示装置内に設置することによって、発
光素子の水分による劣化を防止することができる。乾燥剤の設置場所は、封止基板140
側でも、素子を有する基板100側でもよく、シール材136が形成される領域に基板に
凹部を形成して設置してもよい。また、封止基板140の駆動回路領域や配線領域など表
示に寄与しない領域に対応する場所に設置すると、乾燥剤が不透明な物質であっても開口
率を低下させることがない。充填剤135に吸湿性の材料を含むように形成し、乾燥剤の
機能を持たせても良い。以上により、発光素子を用いた表示機能を有する表示装置が完成
する(図8参照。)。
A filler 135 is sealed between the substrate 100 having elements and the sealing substrate 145 for sealing. A dripping method can also be used to enclose the filler. Instead of the filler 135, an inert gas such as nitrogen may be filled. Further, by installing the desiccant in the display device, the light emitting element can be prevented from being deteriorated by moisture. The desiccant is installed at the sealing substrate 140.
It may be on the side or on the side of the substrate 100 having elements, and a recess may be formed in the substrate in the region where the sealing material 136 is formed. In addition, when it is installed in a location corresponding to a region that does not contribute to display, such as a drive circuit region or a wiring region of the sealing substrate 140, the aperture ratio is not lowered even if the desiccant is an opaque substance. The filler 135 may be formed so as to include a hygroscopic material and may have a function of a desiccant. Thus, a display device having a display function using a light-emitting element is completed (see FIG. 8).

また、表示装置内部と外部を電気的に接続するための端子電極層137に、異方性導電
膜138によってFPC139が接着され、端子電極層137と電気的に接続する。
Further, an FPC 139 is bonded to a terminal electrode layer 137 for electrically connecting the inside and the outside of the display device with an anisotropic conductive film 138 to be electrically connected to the terminal electrode layer 137.

図8(A)に、表示装置の上面図を示す。図8(A)で示すように、画素領域150
、走査線駆動領域151a、走査線駆動領域151b、接続領域153が、シール材13
6によって、基板100と封止基板140との間に封止され、基板100上にICドライ
バによって形成された信号線駆動回路152が設けられている。駆動回路領域には、薄膜
トランジスタ133、薄膜トランジスタ134、画素領域には、薄膜トランジスタ131
、薄膜トランジスタ130がそれぞれ設けられている。駆動回路領域に設けられた薄膜ト
ランジスタ133及び薄膜トランジスタ134は実施の形態2で示したように形成するこ
とができる。図8においては、nチャネル型の薄膜トランジスタである薄膜トランジスタ
133及びpチャネル型薄膜トランジスタである薄膜トランジスタ134とは電気的に接
続しておりCMOS構造となっている例を示すが、駆動回路領域に形成される薄膜トラン
ジスタは同チャネル型(nチャネル型又はpチャネル型)の薄膜トランジスタより形成さ
れてもよい。薄膜トランジスタ133と薄膜トランジスタ134とは、必要とされる特性
に対応して、異なる材料を含む有機化合物及び無機化合物を含むバッファ層を有している
FIG. 8A shows a top view of the display device. As shown in FIG. 8A, the pixel region 150
, The scanning line drive region 151a, the scanning line drive region 151b, and the connection region 153 include the sealing material 13.
6, a signal line driver circuit 152 which is sealed between the substrate 100 and the sealing substrate 140 and is formed on the substrate 100 by an IC driver is provided. The thin film transistor 133 and the thin film transistor 134 are provided in the driver circuit region, and the thin film transistor 131 is provided in the pixel region.
Each of the thin film transistors 130 is provided. The thin film transistor 133 and the thin film transistor 134 provided in the driver circuit region can be formed as described in Embodiment Mode 2. FIG. 8 shows an example in which a thin film transistor 133 which is an n-channel thin film transistor and a thin film transistor 134 which is a p-channel thin film transistor are electrically connected and have a CMOS structure, but are formed in a driver circuit region. The thin film transistor may be formed of a thin film transistor of the same channel type (n channel type or p channel type). The thin film transistor 133 and the thin film transistor 134 have buffer layers containing an organic compound and an inorganic compound containing different materials in accordance with required characteristics.

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

本実施の形態では、スイッチングTFTはシングルゲート構造を詳細に説明したが、ダ
ブルゲート構造などのマルチゲート構造でもよい。この場合、半導体層の上方、下方にゲ
ート電極層を設ける構造でも良く、半導体層の片側(上方又は下方)にのみ複数ゲート電
極層を設ける構造でもよい。
In the present embodiment, the switching TFT has been described in detail for a single gate structure, but a multi-gate structure such as a double gate structure may be used. In this case, a gate electrode layer may be provided above and below the semiconductor layer, or a plurality of gate electrode layers may be provided only on one side (above or below) of the semiconductor layer.

本実施の形態では、酸化物半導体材料を用いた半導体層とソース電極層及びドレイン
電極層との間に介在するバッファ層によって、半導体層とソース電極層及びドレイン電極
層との導電性は向上し、電気的に良好な接続を行うことができる。従って薄膜トランジス
タの電気的特性が向上し、高性能の半導体装置、表示装置を作製することができる。
In this embodiment, conductivity between the semiconductor layer, the source electrode layer, and the drain electrode layer is improved by the buffer layer interposed between the semiconductor layer using the oxide semiconductor material and the source electrode layer and the drain electrode layer. Electrically good connection can be made. Accordingly, the electrical characteristics of the thin film transistor are improved, and a high-performance semiconductor device or display device can be manufactured.

酸化物半導体のような化合物半導体は、他のシリコンや有機半導体材料などの半導体
材料と比較して、材料が安価であり作製工程も複雑化しないため、低コストで半導体装置
を作製することができる。さらに酸化物半導体は、可視光に対して透光性であり、透明な
薄膜トランジスタを形成することができる。また、酸化物半導体のような透明な半導体は
可視光の吸収が少ないため、半導体層のチャネル部分に光が入射しても不要な光励起キャ
リアが発生しない、耐光性の優れた薄膜トランジスタとすることができる。従って、高速
動作を行うことができる高性能、かつ高信頼性の半導体装置、表示装置を作製することも
できる。
Compared with other semiconductor materials such as silicon and organic semiconductor materials, a compound semiconductor such as an oxide semiconductor is less expensive and does not complicate the manufacturing process, so that a semiconductor device can be manufactured at low cost. . Further, the oxide semiconductor is light-transmitting to visible light and can form a transparent thin film transistor. In addition, since a transparent semiconductor such as an oxide semiconductor has little absorption of visible light, a thin film transistor with excellent light resistance in which unnecessary photoexcited carriers are not generated even when light enters the channel portion of the semiconductor layer. it can. Therefore, a high-performance and high-reliability semiconductor device or display device that can operate at high speed can be manufactured.

本実施の形態は、実施の形態1乃至3とそれぞれ組み合わせ用いることが可能である
This embodiment mode can be used in combination with each of Embodiment Modes 1 to 3.

(実施の形態5)
本発明の実施の形態について、図13乃至図15を用いて説明する。より詳しくは、本
発明を適用した、実施の形態3で示したトップゲート構造のプレナー型薄膜トランジスタ
を有する表示装置の作製方法について説明する。図14(A)は表示装置画素部の上面図
であり、図13及び図14(B)は、図14(A)を形製する各工程における線E−Fに
よる断面図である。図15(A)も表示装置の上面図であり、図15(B)は、図15(
A)における線O−P(線U−Wを含む)による断面図である。なお表示素子として液晶
材料を用いた液晶表示装置の例を示す。よって、同一部分又は同様な機能を有する部分の
繰り返しの説明は省略する。
(Embodiment 5)
An embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. More specifically, a method for manufacturing a display device having a planar thin film transistor with a top-gate structure described in Embodiment Mode 3 to which the present invention is applied will be described. FIG. 14A is a top view of a display device pixel portion, and FIGS. 13 and 14B are cross-sectional views taken along line EF in each step of forming FIG. 14A. FIG. 15A is also a top view of the display device, and FIG.
It is sectional drawing by line OP (a line UW is included) in A). Note that an example of a liquid crystal display device using a liquid crystal material as a display element is shown. Therefore, repetitive description of the same portion or a portion having a similar function is omitted.

本実施の形態では、半導体層として酸化物半導体のような化合物半導体材料を用い、
半導体層とソース電極層及びドレイン電極層との間に、それぞれ導電性のバッファ層を形
成する。バッファ層は有機化合物及び無機化合物を含む層として形成される。半導体層と
ソース電極層及びドレイン電極層との間に介在するバッファ層によって、半導体層とソー
ス電極層及びドレイン電極層との導電性は向上し、電気的に良好な接続を行うことができ
る。ゲート電極層、半導体層、ソース電極層又はドレイン電極層などの材料、作製方法は
実施の形態1乃至4と同様な材料を用いて行うことができる。
In this embodiment, a compound semiconductor material such as an oxide semiconductor is used as a semiconductor layer,
A conductive buffer layer is formed between the semiconductor layer and the source and drain electrode layers. The buffer layer is formed as a layer containing an organic compound and an inorganic compound. The buffer layer interposed between the semiconductor layer, the source electrode layer, and the drain electrode layer improves the conductivity between the semiconductor layer, the source electrode layer, and the drain electrode layer, so that an excellent electrical connection can be made. A material such as a gate electrode layer, a semiconductor layer, a source electrode layer, or a drain electrode layer and a manufacturing method thereof can be performed using the same materials as in Embodiments 1 to 4.

基板200上に絶縁層201を形成し、酸化物半導体層である半導体層211を形成す
る。半導体層211のチャネル形成領域上に後工程のエッチング等より半導体層を保護す
るチャネル保護層202を形成する(図13(A)参照。)。
An insulating layer 201 is formed over the substrate 200, and a semiconductor layer 211 that is an oxide semiconductor layer is formed. A channel protective layer 202 for protecting the semiconductor layer is formed over the channel formation region of the semiconductor layer 211 by etching or the like in a later step (see FIG. 13A).

半導体層211に用いることができる化合物半導体としては、例えば酸化物半導体が
挙げられる。酸化物半導体としては、酸化亜鉛(ZnO)、酸化マグネシウム亜鉛(Mg
xZn1-xO)、酸化スズ(SnO2)、インジウム酸化物(In23)、酸化ガリウム(
Ga23)などの金属酸化物が挙げられる。また、上記酸化物半導体の複数より構成され
る酸化物半導体でもよく、酸化亜鉛(ZnO)とインジウム酸化物(In23)と酸化ガ
リウム(Ga23)とから構成されるInGaO3(ZnO)m(mは1以上50未満の整
数であり、代表的にはInGaO3(ZnO)5なども用いることができる。半導体材料は
n型を有する半導体であっても、p型を有する半導体であってもよく、他の不純物元素(
アルミニウム、ガリウムなど)を含んで形成してもよい。不純物元素を含む酸化物半導体
をターゲットとして用いたスパッタ法や、CVD法などにより形成することができる。ま
た、不純物元素を導入(ドーピング法、イオン注入法などによる添加)して、酸化物半導
体に不純物元素を有する様にしてもよい。半導体層は、蒸着法、CVD法、プラズマCV
D法、スパッタリング法等の方法により単層又は積層して形成することができる。また、
液滴吐出法や、印刷法(スクリーン印刷、オフセット印刷、凸版印刷やグラビア(凹版)
印刷法など)、スピンコート法などの塗布法、ディッピング法などを用いることもできる
As a compound semiconductor that can be used for the semiconductor layer 211, an oxide semiconductor can be given, for example. Examples of oxide semiconductors include zinc oxide (ZnO) and magnesium zinc oxide (Mg).
x Zn 1-x O), tin oxide (SnO 2), indium oxide (In 2 O 3), gallium oxide (
Metal oxides such as Ga 2 O 3 ). Alternatively, an oxide semiconductor composed of a plurality of the above oxide semiconductors may be used, and InGaO 3 (comprising zinc oxide (ZnO), indium oxide (In 2 O 3 ), and gallium oxide (Ga 2 O 3 ). ZnO) m (m is an integer greater than or equal to 1 and less than 50, typically InGaO 3 (ZnO) 5 can also be used. Even if the semiconductor material is an n-type semiconductor, a p-type semiconductor Other impurity elements (
(Aluminum, gallium, etc.) may be included. It can be formed by a sputtering method using an oxide semiconductor containing an impurity element as a target, a CVD method, or the like. Alternatively, an impurity element may be introduced (added by a doping method, an ion implantation method, or the like) so that the oxide semiconductor includes the impurity element. The semiconductor layer is formed by vapor deposition, CVD, plasma CV
A single layer or a stacked layer can be formed by a method such as D method or sputtering method. Also,
Droplet discharge method and printing method (screen printing, offset printing, letterpress printing and gravure (intaglio)
A printing method, etc.), a coating method such as a spin coating method, a dipping method and the like can also be used.

また、酸化亜鉛などの酸化物半導体は、可視光を透過するため透明である。このよう
な透光性(可視光領域の光を透過する)の半導体材料を用いた半導体層は、可視光の吸収
が少ないため、半導体層のチャネル部分に光が入射しても不要な光励起キャリアが発生し
ない、耐光性の優れた信頼性の高い薄膜トランジスタとすることができる。なお、他の化
合物半導体として、窒化物半導体、炭化物半導体等を用いてもよい。
An oxide semiconductor such as zinc oxide is transparent because it transmits visible light. A semiconductor layer using such a light-transmitting semiconductor material (transmitting light in the visible light region) absorbs less visible light, so unnecessary photoexcited carriers even when light enters the channel portion of the semiconductor layer. Thus, a highly reliable thin film transistor with excellent light resistance can be obtained. Note that a nitride semiconductor, a carbide semiconductor, or the like may be used as another compound semiconductor.

酸化物半導体のような化合物半導体は、他のシリコンや有機半導体材料などの半導体
材料と比較して、材料が安価であり作製工程も複雑化しないため、低コストで半導体装置
を作製することができる。
Compared with other semiconductor materials such as silicon and organic semiconductor materials, a compound semiconductor such as an oxide semiconductor is less expensive and does not complicate the manufacturing process, so that a semiconductor device can be manufactured at low cost. .

また半導体層に不純物元素を含ませて形成し、一導電型(n型又はp型)を有する半
導体層を形成することができる。半導体層に添加する(含むように形成する)不純物元素
としては、13族元素(ボロン(B))、ガリウム(Ga)、インジウム(In)、タリウム
(Tl))、17族元素(フッ素(F)、塩素(Cl)、臭素(Br)、ヨウ素(I))、1族元
素(リチウム(Li)、ナトリウム(Na)、カリウム(K)、ルビジウム(Rb)、セシウム
(Cs))、15族元素(窒素(N)、リン(P)、ヒ素(As)、アンチモン(Sb)、ビスマ
ス(Bi))等を用いることができ、上記元素のうち一種、又は複数種を用いることができ
る。
In addition, a semiconductor layer having one conductivity type (n-type or p-type) can be formed by including an impurity element in a semiconductor layer. As an impurity element added (formed to include) to the semiconductor layer, a group 13 element (boron (B)), gallium (Ga), indium (In), thallium (Tl)), a group 17 element (fluorine (F ), Chlorine (Cl), bromine (Br), iodine (I)), group 1 elements (lithium (Li), sodium (Na), potassium (K), rubidium (Rb), cesium (Cs)), group 15 Elements (nitrogen (N), phosphorus (P), arsenic (As), antimony (Sb), bismuth (Bi)) and the like can be used, and one or more of the above elements can be used.

不純物元素の添加は、半導体層の一部でもよいし、全体に添加しても良く、その添加
量は、薄膜トランジスタ素子の寸法、厚さ、集積度、必要とされる性能(電気的特性など
)によって適宜、設定すれば良く、半導体層にわたって均一な濃度としても良いし、濃度
勾配を有していても良い。
The impurity element may be added to a part of the semiconductor layer or may be added to the entire semiconductor layer. The addition amount depends on the size, thickness, integration degree, required performance (electrical characteristics, etc.) of the thin film transistor element. The concentration may be set appropriately according to the above, and the concentration may be uniform over the semiconductor layer or may have a concentration gradient.

また、半導体層として、酸化物半導体層の他に有機半導体層を用いた半導体層を形成
し、半導体層を積層構造としてもよい。
Alternatively, a semiconductor layer using an organic semiconductor layer in addition to the oxide semiconductor layer may be formed as the semiconductor layer, and the semiconductor layer may have a stacked structure.

また、バッファ層とソース電極層及びドレイン電極層との間に、一導電型を有する半
導体層を設ける構造としてもよい。
Alternatively, a semiconductor layer having one conductivity type may be provided between the buffer layer and the source and drain electrode layers.

一導電型を有する半導体層としては、半導体材料に一導電型を付与する不純物元素を
含ませた半導体層を用いることができる。半導体材料としては、前述の酸化物半導体材料
(酸化亜鉛、酸化マグネシウム亜鉛、酸化スズ)、シリコン(Si)、ゲルマニウム(G
e)、有機半導体材料を用いてもよい。上記半導体材料に不純物元素(13族元素、17
族元素、1族元素、15族元素)等を、添加した半導体層を用いることができる。例えば
、一導電型を有する半導体層として、酸化亜鉛にアルミニウムやガリウムを添加した、ア
ルミニウムを含む酸化亜鉛やガリウムを含む酸化亜鉛などを用いるとよい。また、他の化
合物半導体(GaAs、InP、SiC、ZnSe、GaN、SiGeなど)を用いるこ
ともできる。半導体層は、結晶性を有していてもいなくても良く、非晶質半導体、微結晶
半導体、結晶性半導体どれであってもよい。非晶質半導体を光エネルギーや熱エネルギー
を利用して結晶化させ、結晶性半導体を形成することができる。非晶質半導体層の結晶化
は、熱処理とレーザ光照射による結晶化を組み合わせてもよく、熱処理やレーザ光照射を
単独で、複数回行っても良い。
As the semiconductor layer having one conductivity type, a semiconductor layer in which an impurity element imparting one conductivity type is added to a semiconductor material can be used. As the semiconductor material, the above-described oxide semiconductor materials (zinc oxide, magnesium zinc oxide, tin oxide), silicon (Si), germanium (G
e) Organic semiconductor materials may be used. An impurity element (group 13 element, 17
A semiconductor layer to which a group element, a group 1 element, a group 15 element) or the like is added can be used. For example, as the semiconductor layer having one conductivity type, zinc oxide containing aluminum, zinc oxide containing gallium, or the like obtained by adding aluminum or gallium to zinc oxide may be used. Also, other compound semiconductors (GaAs, InP, SiC, ZnSe, GaN, SiGe, etc.) can be used. The semiconductor layer may or may not have crystallinity, and may be any of an amorphous semiconductor, a microcrystalline semiconductor, and a crystalline semiconductor. A crystalline semiconductor can be formed by crystallizing an amorphous semiconductor using light energy or thermal energy. The crystallization of the amorphous semiconductor layer may be a combination of heat treatment and crystallization by laser light irradiation, or may be performed multiple times by heat treatment or laser light irradiation alone.

半導体層211のソース領域及びドレイン領域となる領域に接してバッファ層210
a及びバッファ層210bを形成する。バッファ層210a及びバッファ層210bは、
導電性を有し、有機化合物及び無機化合物を含む層である。バッファ層を構成する無機化
合物及び有機化合物は実施の形態1で示す材料、作製方法で形成すればよい。
The buffer layer 210 is in contact with the source and drain regions of the semiconductor layer 211.
a and the buffer layer 210b are formed. The buffer layer 210a and the buffer layer 210b are:
The layer has conductivity and includes an organic compound and an inorganic compound. The inorganic compound and the organic compound included in the buffer layer may be formed using the materials and manufacturing methods described in Embodiment Mode 1.

バッファ層210a上にソース電極層又はドレイン電極層209aを、バッファ層2
10b上にソース電極層又はドレイン電極層209bをそれぞれ形成する。バッファ層2
10a及びバッファ層210bにより、ソース電極層又はドレイン電極層209aと半導
体層211と、ソース電極層又はドレイン電極層209bと半導体層211との接触抵抗
が低下し、電気的接続を良好にすることができる。
The source or drain electrode layer 209a is formed over the buffer layer 210a with the buffer layer 2
A source electrode layer or a drain electrode layer 209b is formed on 10b. Buffer layer 2
10a and the buffer layer 210b may reduce the contact resistance between the source or drain electrode layer 209a and the semiconductor layer 211, and the source or drain electrode layer 209b and the semiconductor layer 211, thereby improving electrical connection. it can.

半導体層に用いる材料とソース電極層及びドレイン電極層に用いる材料の組み合わせ
によっては、導通できない、また高抵抗となるなどの電気的特性が低下する場合がある。
よって、半導体層に用いる材料とソース電極層及びドレイン電極層に用いる材料は適宜選
択する必要がある。本発明では、ソース電極層及びドレイン電極層と半導体層とをバッフ
ァ層を介して積層し電気的に接続するため、上記のような電気的特性の低下を防ぎ、かつ
材料の自由に選択することができる。そのため、必要とされる特性(電気的特性、信頼性
に関する特性(材料の積層状態(密着性など)))を満たすような半導体装置を作製する
ことができる。
Depending on the combination of the material used for the semiconductor layer and the material used for the source electrode layer and the drain electrode layer, electrical characteristics such as inability to conduct and high resistance may be deteriorated.
Therefore, the material used for the semiconductor layer and the material used for the source and drain electrode layers need to be selected as appropriate. In the present invention, since the source and drain electrode layers and the semiconductor layer are stacked and electrically connected via the buffer layer, the above-described deterioration of the electrical characteristics can be prevented and the material can be freely selected. Can do. Therefore, a semiconductor device that satisfies required characteristics (electric characteristics, characteristics related to reliability (a stacked state of materials (adhesion), etc.)) can be manufactured.

ソース電極層又はドレイン電極層209a及びソース電極層又はドレイン電極層20
9bは、PVD法、CVD法、蒸着法等により導電膜を成膜した後、所望の形状にエッチ
ングして形成することができる。また、液滴吐出法、印刷法、電界メッキ法等により、所
定の場所に選択的に形成することができる。更にはリフロー法、ダマシン法を用いても良
い。ソース電極層又はドレイン電極層の材料は、Ag、Au、Cu、Ni、Pt、Pd、
Ir、Rh、W、Al、Ta、Mo、Cd、Zn、Fe、Ti、Si、Ge、Zr、Ba
等の金属又はその合金、若しくはその金属窒化物を用いて形成すればよい。また透光性の
材料も用いることができる。
Source / drain electrode layer 209a and source / drain electrode layer 20
9b can be formed by forming a conductive film by a PVD method, a CVD method, a vapor deposition method or the like and then etching it into a desired shape. Further, it can be selectively formed at a predetermined place by a droplet discharge method, a printing method, an electroplating method, or the like. Furthermore, a reflow method or a damascene method may be used. The material of the source electrode layer or drain electrode layer is Ag, Au, Cu, Ni, Pt, Pd,
Ir, Rh, W, Al, Ta, Mo, Cd, Zn, Fe, Ti, Si, Ge, Zr, Ba
Such a metal or an alloy thereof, or a metal nitride thereof may be used. A light-transmitting material can also be used.

また、透光性の導電性材料であれば、インジウム錫酸化物(ITO)、酸化珪素を含む
インジウム錫酸化物(ITSO)、酸化亜鉛(ZnO)を含むインジウム亜鉛酸化物(I
ZO(indium zinc oxide))、酸化亜鉛(ZnO)、ZnOにガリウム(Ga)をドー
プしたもの、酸化スズ(SnO2)、酸化タングステンを含むインジウム酸化物、酸化タ
ングステンを含むインジウム亜鉛酸化物、酸化チタンを含むインジウム酸化物、酸化チタ
ンを含むインジウム錫酸化物などを用いることができる。
Further, in the case of a light-transmitting conductive material, indium tin oxide (ITO), indium tin oxide containing silicon oxide (ITSO), and indium zinc oxide containing zinc oxide (ZnO) (I
ZO (indium zinc oxide), zinc oxide (ZnO), ZnO doped with gallium (Ga), tin oxide (SnO 2 ), indium oxide containing tungsten oxide, indium zinc oxide containing tungsten oxide, oxidation Indium oxide containing titanium, indium tin oxide containing titanium oxide, or the like can be used.

次に、半導体層211、バッファ層210a、バッファ層210b、ソース電極層又は
ドレイン電極層209a、ソース電極層又はドレイン電極層209b上にゲート絶縁層2
12を形成する。ゲート絶縁層212としては、珪素の酸化物材料又は窒化物材料等の材
料、酸化イットリウム(Y23)、酸化アルミニウム(Al23)、酸化チタン(TiO
2)、それらの積層などを用いて形成することができ、積層でも単層でもよい。また、窒
素を含む酸化珪素膜、酸素を含む窒化珪素膜、窒化珪素膜、酸化珪素膜の単層、それらの
積層でも良い。なお、アルゴンなどの希ガス元素を反応ガスに含ませ、形成される絶縁層
中に混入させても良い。
Next, the gate insulating layer 2 is formed over the semiconductor layer 211, the buffer layer 210a, the buffer layer 210b, the source or drain electrode layer 209a, and the source or drain electrode layer 209b.
12 is formed. As the gate insulating layer 212, a material such as a silicon oxide material or a nitride material, yttrium oxide (Y 2 O 3 ), aluminum oxide (Al 2 O 3 ), titanium oxide (TiO 2 )
2 ) It can be formed by using such a laminate, and may be a laminate or a single layer. Alternatively, a silicon oxide film containing nitrogen, a silicon nitride film containing oxygen, a silicon nitride film, a single layer of a silicon oxide film, or a stacked layer thereof may be used. Note that a rare gas element such as argon may be included in the reaction gas and mixed into the formed insulating layer.

ゲート絶縁層212上に、ゲート電極層215を形成し、薄膜トランジスタ250作
製する。ゲート電極層215は、CVD法やスパッタ法、液滴吐出法などを用いて形成す
ることができる。ゲート電極層215は、Ag、Au、Ni、Pt、Pd、Ir、Rh、
Ta、W、Ti、Mo、Al、Cuから選ばれた元素、又は前記元素を主成分とする合金
材料もしくは化合物材料で形成すればよい。また、リン等の不純物元素をドーピングした
多結晶シリコン膜に代表される半導体膜や、AgPdCu合金を用いてもよい。また、単
層構造でも複数層の構造でもよい。
A gate electrode layer 215 is formed over the gate insulating layer 212, so that the thin film transistor 250 is manufactured. The gate electrode layer 215 can be formed by a CVD method, a sputtering method, a droplet discharge method, or the like. The gate electrode layer 215 includes Ag, Au, Ni, Pt, Pd, Ir, Rh,
An element selected from Ta, W, Ti, Mo, Al, and Cu, or an alloy material or a compound material containing the element as a main component may be used. Alternatively, a semiconductor film typified by a polycrystalline silicon film doped with an impurity element such as phosphorus, or an AgPdCu alloy may be used. Further, a single layer structure or a multi-layer structure may be used.

ゲート電極層215に可視光に対して透光性を有する透光性の材料を用いることもで
きる。透光性の導電材料としては、インジウム錫酸化物(ITO)、酸化珪素を含むイン
ジウム錫酸化物(ITSO)、有機インジウム、有機スズ、酸化亜鉛等を用いることがで
きる。また、酸化亜鉛(ZnO)を含むインジウム亜鉛酸化物(IZO(indium zinc ox
ide))、酸化亜鉛(ZnO)、ZnOにガリウム(Ga)をドープしたもの、酸化スズ
(SnO2)、酸化タングステンを含むインジウム酸化物、酸化タングステンを含むイン
ジウム亜鉛酸化物、酸化チタンを含むインジウム酸化物、酸化チタンを含むインジウム錫
酸化物なども用いてもよい。
A light-transmitting material having a light-transmitting property with respect to visible light can be used for the gate electrode layer 215. As the light-transmitting conductive material, indium tin oxide (ITO), indium tin oxide containing silicon oxide (ITSO), organic indium, organic tin, zinc oxide, or the like can be used. Further, indium zinc oxide (IZO) containing zinc oxide (ZnO)
ide)), zinc oxide (ZnO), ZnO doped with gallium (Ga), tin oxide (SnO 2 ), indium oxide containing tungsten oxide, indium zinc oxide containing tungsten oxide, indium containing titanium oxide An oxide, indium tin oxide containing titanium oxide, or the like may also be used.

ゲート電極層215を形成するのにエッチングにより加工が必要な場合、マスクを形成
し、ドライエッチングまたはドライエッチングにより加工すればよい。ICP(Inductiv
ely Coupled Plasma:誘導結合型プラズマ)エッチング法を用い、エッチング条件(コイ
ル型の電極に印加される電力量、基板側の電極に印加される電力量、基板側の電極温度等
)を適宜調節することにより、電極層をテーパー形状にエッチングすることができる。な
お、エッチング用ガスとしては、Cl2、BCl3、SiCl4もしくはCCl4などを代表
とする塩素系ガス、CF4、SF6もしくはNF3などを代表とするフッ素系ガス又はO2
適宜用いることができる。
In the case where processing is required by etching to form the gate electrode layer 215, a mask may be formed and processed by dry etching or dry etching. ICP (Inductiv
ely Coupled Plasma (inductively coupled plasma) etching method is used to appropriately adjust the etching conditions (the amount of power applied to the coil-type electrode, the amount of power applied to the electrode on the substrate side, the electrode temperature on the substrate side, etc.) Thus, the electrode layer can be etched into a tapered shape. As an etching gas, a chlorine-based gas typified by Cl 2 , BCl 3 , SiCl 4, CCl 4, etc., a fluorine-based gas typified by CF 4 , SF 6, NF 3, etc., or O 2 is appropriately used. be able to.

レジストやポリイミド等の絶縁材料からなるマスクを形成し、そのマスクを用いて、エ
ッチング加工によりゲート絶縁層212の一部に開口213を形成して、その下層側に配
置されているソース電極層又はドレイン電極層209bの一部を露出させる。エッチング
加工はプラズマエッチング(ドライエッチング)又はウエットエッチングのどちらを採用
しても良い。エッチングガスとしては、CF4、NF3などのフッ素系のガス、Cl2、B
Cl3などの塩素系のガスを用い、HeやArなどの不活性ガスを適宜加えても良い。ま
た、大気圧放電のエッチング加工を適用すれば、局所的な放電加工も可能であり、基板の
全面にマスク層を形成する必要はない。
A mask made of an insulating material such as resist or polyimide is formed, and an opening 213 is formed in a part of the gate insulating layer 212 by etching using the mask, and the source electrode layer or A part of the drain electrode layer 209b is exposed. As the etching process, either plasma etching (dry etching) or wet etching may be employed. Etching gases include fluorine-based gases such as CF 4 and NF 3 , Cl 2 and B
A chlorine-based gas such as Cl 3 may be used, and an inert gas such as He or Ar may be added as appropriate. Further, if an atmospheric pressure discharge etching process is applied, a local electric discharge process is possible, and it is not necessary to form a mask layer on the entire surface of the substrate.

ゲート絶縁層212上に画素電極層255を、開口213において、ソース電極層又
はドレイン電極層209bと接するように形成する(図13(D)参照。)。画素電極層
255は、前述した第1の電極層117と同様な材料を用いることができ、透過型の液晶
表示パネルを作製する場合には、酸化タングステンを含むインジウム酸化物、酸化タング
ステンを含むインジウム亜鉛酸化物、酸化チタンを含むインジウム酸化物、酸化チタンを
含むインジウム錫酸化物などを用いることができる。勿論、インジウム錫酸化物(ITO
)、インジウム亜鉛酸化物(IZO)、酸化ケイ素を添加したインジウム錫酸化物(IT
SO)なども用いることができる。また、反射性を有する金属薄膜としては、チタン、タ
ングステン、ニッケル、金、白金、銀、アルミニウム、マグネシウム、カルシウム、リチ
ウム、およびそれらの合金からなる導電膜などを用いることができる。
A pixel electrode layer 255 is formed over the gate insulating layer 212 so as to be in contact with the source or drain electrode layer 209b in the opening 213 (see FIG. 13D). The pixel electrode layer 255 can be formed using a material similar to that of the first electrode layer 117 described above. When a transmissive liquid crystal display panel is manufactured, indium oxide containing tungsten oxide or indium containing tungsten oxide is used. Zinc oxide, indium oxide containing titanium oxide, indium tin oxide containing titanium oxide, or the like can be used. Of course, indium tin oxide (ITO
), Indium zinc oxide (IZO), indium tin oxide added with silicon oxide (IT
SO) and the like can also be used. As the reflective metal thin film, a conductive film made of titanium, tungsten, nickel, gold, platinum, silver, aluminum, magnesium, calcium, lithium, or an alloy thereof can be used.

画素電極層255は、蒸着法、スパッタ法、CVD法、印刷法または液滴吐出法など
を用いて形成することができる。
The pixel electrode layer 255 can be formed by an evaporation method, a sputtering method, a CVD method, a printing method, a droplet discharge method, or the like.

次に、画素電極層255、ゲート絶縁層212、及びゲート電極層215を覆うように
、印刷法やスピンコート法により、配向膜と呼ばれる絶縁層261を形成する。なお、絶
縁層261は、スクリーン印刷法、オフセット印刷法、凸版印刷やグラビア(凹版)印刷
法を用いれば、選択的に形成することができる。その後、ラビングを行う。続いて、シー
ル材282を液滴吐出法により画素を形成した周辺の領域に形成する。
Next, an insulating layer 261 called an alignment film is formed by a printing method or a spin coating method so as to cover the pixel electrode layer 255, the gate insulating layer 212, and the gate electrode layer 215. Note that the insulating layer 261 can be selectively formed using a screen printing method, an offset printing method, a relief printing, or a gravure (intaglio) printing method. Then, rubbing is performed. Subsequently, a sealant 282 is formed in a peripheral region where pixels are formed by a droplet discharge method.

その後、配向膜として機能する絶縁層263、対向電極として機能する導電層265、
カラーフィルタとして機能する着色層264、偏光板267が設けられた対向基板266
と、TFT基板である基板200とをスペーサ281を介して貼り合わせ、その空隙に液
晶層262を設けることにより液晶表示パネルを作製することができる(図14及び図1
5参照。)。基板200の素子を有する面と反対側にも偏光板268が設けられている。
シール材にはフィラーが混入されていても良く、さらに対向基板266には、遮蔽膜(ブ
ラックマトリクス)などが形成されていても良い。なお、液晶層を形成する方法として、
ディスペンサ式(滴下式)や、素子を有する基板200と対向基板266とを貼り合わせ
てから毛細管現象を用いて液晶を注入するディップ式(汲み上げ式)を用いることができ
る。滴下される。滴下法を用いる場合、シール材と液晶とが反応することを防ぐため、バ
リア層を設けてもよい。またTFT基板側にシール材を形成し、液晶を滴下してもよい。
After that, an insulating layer 263 that functions as an alignment film, a conductive layer 265 that functions as a counter electrode,
A counter substrate 266 provided with a colored layer 264 functioning as a color filter and a polarizing plate 267
And a substrate 200 which is a TFT substrate are bonded to each other through a spacer 281 and a liquid crystal layer 262 is provided in the gap, whereby a liquid crystal display panel can be manufactured (FIGS. 14 and 1).
See 5. ). A polarizing plate 268 is also provided on the side opposite to the surface having the elements of the substrate 200.
A filler may be mixed in the sealing material, and a shielding film (black matrix) or the like may be formed on the counter substrate 266. As a method for forming the liquid crystal layer,
A dispenser type (dropping type) or a dip type (pumping type) in which liquid crystal is injected by using a capillary phenomenon after the substrate 200 having elements and the counter substrate 266 are bonded can be used. It is dripped. When the dropping method is used, a barrier layer may be provided in order to prevent the sealing material and the liquid crystal from reacting. Further, a sealing material may be formed on the TFT substrate side, and the liquid crystal may be dropped.

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

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

続いて、画素部と電気的に接続されている端子電極層287を、異方性導電体層28
5を介して、接続用の配線基板であるFPC286を設ける。FPC286は、外部から
の信号や電位を伝達する役目を担う。上記工程を経て、表示機能を有する液晶表示装置を
作製することができる。
Subsequently, the terminal electrode layer 287 electrically connected to the pixel portion is replaced with the anisotropic conductive layer 28.
5, an FPC 286 which is a wiring board for connection is provided. The FPC 286 plays a role of transmitting an external signal or potential. Through the above steps, a liquid crystal display device having a display function can be manufactured.

本実施の形態における図14では、薄膜トランジスタ250と接続する顔電極層25
5をゲート絶縁層212上に形成する例を示すが、画素電極層を薄膜トランジスタ上に形
成する層間絶縁層上に形成する例を図27に示す。図27において、薄膜トランジスタ2
50上に、絶縁層273、絶縁層270が積層され、絶縁層270上に画素電極層271
が形成されている。画素電極層271は、ゲート絶縁層212、絶縁層273、及び絶縁
層270に設けられたソース電極層又はドレイン電極層209bに達する開口において、
ソース電極層又はドレイン電極層209bと接しており、薄膜トランジスタ250と電気
的に接続している。画素電極層271上には配向膜として機能する絶縁層272が形成さ
れている。
In FIG. 14 in the present embodiment, the face electrode layer 25 connected to the thin film transistor 250.
5 shows an example in which 5 is formed on the gate insulating layer 212. FIG. 27 shows an example in which the pixel electrode layer is formed on the interlayer insulating layer formed on the thin film transistor. In FIG. 27, the thin film transistor 2
An insulating layer 273 and an insulating layer 270 are stacked on the insulating layer 270, and the pixel electrode layer 271 is formed on the insulating layer 270.
Is formed. The pixel electrode layer 271 has an opening reaching the source or drain electrode layer 209b provided in the gate insulating layer 212, the insulating layer 273, and the insulating layer 270.
It is in contact with the source or drain electrode layer 209 b and is electrically connected to the thin film transistor 250. An insulating layer 272 that functions as an alignment film is formed over the pixel electrode layer 271.

図27において、画素電極層271は、薄膜トランジスタ250を構成する半導体層
211、チャネル保護層202、バッファ層210a、バッファ層210b、ソース電極
層又はドレイン電極層209a、ソース電極層又はドレイン電極層209b、ゲート絶縁
層212、ゲート電極層215と絶縁層273及び絶縁層270を介して重なるように形
成されている。本実施の形態では、バッファ層210a、バッファ層210b、チャネル
保護層202、ゲート絶縁層212、絶縁層273、絶縁層270は透光性を有する。さ
らに本発明で用いる化合物半導体である酸化物半導体は透光性を有しており、可視光を透
過する。図27において、ソース電極層又はドレイン電極層209a、ソース電極層又は
ドレイン電極層209b、ゲート電極層215に前述したような透光性の導電性材料を用
いれば、画素電極層272を透過して放射される光を薄膜トランジスタ250が遮断しな
いので、画素において開口率を向上させることができる。このように、本発明で用いる透
光性の半導体材料、電極層に透光性の導電性材料を用いれば、画素領域において開口率を
向上することができる。これは、実施の形態4において、示す発光素子を有する表示装置
においても同様であり、開口率の高い表示装置を作製することができる。
In FIG. 27, the pixel electrode layer 271 includes a semiconductor layer 211, a channel protective layer 202, a buffer layer 210a, a buffer layer 210b, a source or drain electrode layer 209a, a source or drain electrode layer 209b, The gate insulating layer 212 and the gate electrode layer 215 are formed so as to overlap with the insulating layer 273 and the insulating layer 270. In this embodiment, the buffer layer 210a, the buffer layer 210b, the channel protective layer 202, the gate insulating layer 212, the insulating layer 273, and the insulating layer 270 have a light-transmitting property. Further, an oxide semiconductor which is a compound semiconductor used in the present invention has a light-transmitting property and transmits visible light. In FIG. 27, when a light-transmitting conductive material as described above is used for the source or drain electrode layer 209a, the source or drain electrode layer 209b, and the gate electrode layer 215, the pixel electrode layer 272 is transmitted. Since the thin film transistor 250 does not block the emitted light, the aperture ratio can be improved in the pixel. Thus, when the light-transmitting semiconductor material used in the present invention and the light-transmitting conductive material are used for the electrode layer, the aperture ratio can be improved in the pixel region. This is the same as in the display device including the light-emitting element described in Embodiment 4, and a display device with a high aperture ratio can be manufactured.

図15(A)に、液晶表示装置の上面図を示す。図15(A)で示すように、画素領
域290、走査線駆動領域291a、走査線駆動領域291bが、シール材282によっ
て、基板200と対向基板266との間に封止され、基板200上にICドライバによっ
て形成された信号線駆動回路292が設けられている。駆動領域には薄膜トランジスタ2
83及び薄膜トランジスタ284を有する駆動回路が設けられている。
FIG. 15A shows a top view of a liquid crystal display device. As shown in FIG. 15A, the pixel region 290, the scan line drive region 291a, and the scan line drive region 291b are sealed between the substrate 200 and the counter substrate 266 by a sealant 282, and are formed on the substrate 200. A signal line driver circuit 292 formed by an IC driver is provided. Thin film transistor 2 in the drive region
A driving circuit having 83 and a thin film transistor 284 is provided.

本実施の形態における周辺駆動回路は薄膜トランジスタ283及び薄膜トランジスタ
284は、nチャネル型薄膜トランジスタであるので、薄膜トランジスタ283及び薄膜
トランジスタ284で構成されるNMOSの回路が設けられている。
Since the thin film transistor 283 and the thin film transistor 284 are n-channel thin film transistors in the peripheral driver circuit in this embodiment, an NMOS circuit including the thin film transistors 283 and 284 is provided.

本実施の形態では、駆動回路領域において、NMOS構成を用いてインバーターとし
て機能させている。このようにPMOSのみ、NMOSの構成の場合においては、一部の
TFTのゲート電極層とソース電極層又はドレイン電極層とを接続させる。
In this embodiment mode, an NMOS configuration is used in the drive circuit region to function as an inverter. As described above, in the case of the configuration of only PMOS and NMOS, the gate electrode layer and the source electrode layer or the drain electrode layer of some TFTs are connected.

本実施の形態では、スイッチングTFTはシングルゲート構造としたが、ダブルゲー
ト構造でもよく、マルチゲート構造でもよい。
In this embodiment mode, the switching TFT has a single gate structure, but may have a double gate structure or a multi-gate structure.

本実施の形態では、化合物半導体である酸化物半導体材料を用いた半導体層とソース
電極層及びドレイン電極層との間に介在するバッファ層によって、半導体層とソース電極
層及びドレイン電極層との導電性は向上し、電気的に良好な接続を行うことができる。従
って薄膜トランジスタの電気的特性が向上し、高性能の半導体装置、表示装置を作製する
ことができる。
In this embodiment, the semiconductor layer, the source electrode layer, and the drain electrode layer are electrically connected to each other by the buffer layer interposed between the semiconductor layer using an oxide semiconductor material that is a compound semiconductor and the source electrode layer and the drain electrode layer. The characteristics are improved, and a good electrical connection can be made. Accordingly, the electrical characteristics of the thin film transistor are improved, and a high-performance semiconductor device or display device can be manufactured.

酸化物半導体のような化合物半導体は、他のシリコンや有機半導体材料などの半導体
材料と比較して、材料が安価であり作製工程も複雑化しないため、低コストで半導体装置
を作製することができる。さらに酸化物半導体は、可視光に対して透光性であり、透明な
薄膜トランジスタを形成することができる。よって、そのような透明な薄膜トランジスタ
を用いると、画素領域において光を遮断しないため、表示装置の開口率を向上することが
できる。また、酸化物半導体のような透明な半導体材料は可視光の吸収が少ないため、半
導体層のチャネル部分に光が入射しても不要な光励起キャリアが発生しない、耐光性の優
れた薄膜トランジスタとすることができる。従って、高速動作を行うことができる高性能
、かつ高信頼性の半導体装置、表示装置を作製することもできる。
Compared with other semiconductor materials such as silicon and organic semiconductor materials, a compound semiconductor such as an oxide semiconductor is less expensive and does not complicate the manufacturing process, so that a semiconductor device can be manufactured at low cost. . Further, the oxide semiconductor is light-transmitting to visible light and can form a transparent thin film transistor. Therefore, when such a transparent thin film transistor is used, light is not blocked in the pixel region, so that the aperture ratio of the display device can be improved. In addition, since a transparent semiconductor material such as an oxide semiconductor has little absorption of visible light, a thin film transistor with excellent light resistance in which unnecessary photoexcited carriers are not generated even when light enters the channel portion of the semiconductor layer. Can do. Therefore, a high-performance and high-reliability semiconductor device or display device that can operate at high speed can be manufactured.

本実施の形態は、実施の形態1乃至3とそれぞれ組み合わせ用いることが可能である
This embodiment mode can be used in combination with each of Embodiment Modes 1 to 3.

(実施の形態6)
本発明を適用して薄膜トランジスタを形成し、該薄膜トランジスタを用いて表示装置を
形成することができるが、発光素子を用いて、なおかつ、該発光素子を駆動するトランジ
スタとしてnチャネル型トランジスタを用いた場合、該発光素子から発せられる光は、素
子を有する基板より光を取り出す下方放射、封止基板側より光を放射する上方放射、発光
素子を挟み込む両方の基板より光を放射する両方放射のいずれかを行う。ここでは、それ
ぞれの場合に応じた発光素子の積層構造について、図12を用いて説明する。
(Embodiment 6)
A thin film transistor is formed by applying the present invention, and a display device can be formed using the thin film transistor. When a light-emitting element is used and an n-channel transistor is used as a transistor for driving the light-emitting element, The light emitted from the light emitting element is any one of a downward emission for extracting light from the substrate having the element, an upward emission for emitting light from the sealing substrate side, and a dual emission for emitting light from both substrates sandwiching the light emitting element. I do. Here, a stacked structure of light-emitting elements corresponding to each case will be described with reference to FIGS.

本実施の形態では、本実施の形態2で作製した逆スタガ型の薄膜トランジスタである薄
膜トランジスタ461、薄膜トランジスタ471、薄膜トランジスタ481を用いる。薄
膜トランジスタ481は、基板480上に設けられ、ゲート電極層482、ゲート絶縁層
497、半導体層493、チャネル保護層496、ソース電極層又はドレイン電極層48
7a、ソース電極層又はドレイン電極層487bにより形成される。半導体層493は化
合物半導体を用いて形成され、本実施の形態では半導体層493として酸化物半導体層を
用いる。ソース電極層又はドレイン電極層487aと半導体層493との間にはバッファ
層495aが設けられ、ソース電極層又はドレイン電極層487bと半導体層493との
間にはバッファ層495bが設けられている。バッファ層495a及びバッファ層495
bは、導電性を有し、有機化合物及び無機化合物を含む層である。よって、バッファ層4
95a及びバッファ層495bにより、ソース電極層又はドレイン電極層487a及び半
導体層493、ソース電極層又はドレイン電極層487b及び半導体層493は接触抵抗
が低くなり、良好な電気的な接続を行うことができる。従って薄膜トランジスタの電気的
特性が向上し、高性能の半導体装置、表示装置を作製することができる。
In this embodiment, the thin film transistor 461, the thin film transistor 471, and the thin film transistor 481 which are the inverted staggered thin film transistors manufactured in Embodiment 2 are used. The thin film transistor 481 is provided over the substrate 480, and includes a gate electrode layer 482, a gate insulating layer 497, a semiconductor layer 493, a channel protective layer 496, a source or drain electrode layer 48.
7a, a source electrode layer or a drain electrode layer 487b. The semiconductor layer 493 is formed using a compound semiconductor, and an oxide semiconductor layer is used as the semiconductor layer 493 in this embodiment. A buffer layer 495a is provided between the source or drain electrode layer 487a and the semiconductor layer 493, and a buffer layer 495b is provided between the source or drain electrode layer 487b and the semiconductor layer 493. Buffer layer 495a and buffer layer 495
b is a layer which has electroconductivity and contains an organic compound and an inorganic compound. Therefore, the buffer layer 4
95a and the buffer layer 495b allow the source or drain electrode layer 487a and the semiconductor layer 493, the source or drain electrode layer 487b, and the semiconductor layer 493 to have low contact resistance, so that favorable electrical connection can be achieved. . Accordingly, the electrical characteristics of the thin film transistor are improved, and a high-performance semiconductor device or display device can be manufactured.

まず、基板480側に放射する場合、つまり下方放射を行う場合について、図12(A
)を用いて説明する。この場合、薄膜トランジスタ481に電気的に接続するように、ソ
ース電極層又はドレイン電極層487bに接して、第1の電極層484、電界発光層48
5、第2の電極層486が順に積層される。光が透過する基板480は少なくとも可視領
域の光に対して透光性を有する必要がある。次に、基板460と反対側に放射する場合、
つまり上方放射を行う場合について、図12(B)を用いて説明する。薄膜トランジスタ
461は、前述した薄膜トランジスタの同様に形成することができる。
First, FIG. 12A shows a case where radiation is performed toward the substrate 480, that is, a case where downward radiation is performed.
). In this case, the first electrode layer 484 and the electroluminescent layer 48 are in contact with the source or drain electrode layer 487b so as to be electrically connected to the thin film transistor 481.
5 and the second electrode layer 486 are sequentially stacked. The substrate 480 through which light is transmitted needs to have a light-transmitting property with respect to at least light in the visible region. Next, when radiating to the opposite side of the substrate 460,
That is, the case of performing upward emission will be described with reference to FIG. The thin film transistor 461 can be formed in a manner similar to that of the thin film transistor described above.

薄膜トランジスタ461に電気的に接続するソース電極層又はドレイン電極層462が
第1の電極層463と接し、電気的に接続する。第1の電極層463、電界発光層464
、第2の電極層465が順に積層される。ソース電極層又はドレイン電極層462は反射
性を有する金属層であり、発光素子から放射される光を矢印の上面に反射する。ソース電
極層又はドレイン電極層462は第1の電極層463と積層する構造となっているので、
第1の電極層463に透光性の材料を用いて、光が透過しても、該光はソース電極層又は
ドレイン電極層462において反射され、基板460と反対側に放射する。もちろん第1
の電極層463を、反射性を有する金属膜を用いて形成してもよい。発光素子から放出す
る光は第2の電極層465を透過して放出されるので、第2の電極層465は、少なくと
も可視領域において透光性を有する材料で形成する。最後に、光が基板470側とその反
対側の両側に放射する場合、つまり両方放射を行う場合について、図12(C)を用いて
説明する。薄膜トランジスタ471もチャネル保護型の薄膜トランジスタである。薄膜ト
ランジスタ471の半導体層に電気的に接続するソース電極層又はドレイン電極層477
に第1の電極層472が電気的に接続している。第1の電極層472、電界発光層473
、第2の電極層474が順に積層される。このとき、第1の電極層472と第2の電極層
474のどちらも少なくとも可視領域において透光性を有する材料、又は光を透過できる
厚さで形成すると、両方放射が実現する。この場合、光が透過する絶縁層や基板470も
少なくとも可視領域の光に対して透光性を有する必要がある。
A source or drain electrode layer 462 which is electrically connected to the thin film transistor 461 is in contact with and electrically connected to the first electrode layer 463. First electrode layer 463, electroluminescent layer 464
The second electrode layer 465 is sequentially stacked. The source or drain electrode layer 462 is a reflective metal layer, and reflects light emitted from the light emitting element to the upper surface of the arrow. Since the source or drain electrode layer 462 is stacked with the first electrode layer 463,
Even when light is transmitted using a light-transmitting material for the first electrode layer 463, the light is reflected by the source or drain electrode layer 462 and emitted to the side opposite to the substrate 460. Of course first
The electrode layer 463 may be formed using a reflective metal film. Since light emitted from the light-emitting element is emitted through the second electrode layer 465, the second electrode layer 465 is formed using a light-transmitting material at least in the visible region. Finally, the case where light is emitted to the substrate 470 side and both sides on the opposite side, that is, the case where both are emitted will be described with reference to FIG. The thin film transistor 471 is also a channel protective thin film transistor. A source or drain electrode layer 477 electrically connected to the semiconductor layer of the thin film transistor 471
In addition, the first electrode layer 472 is electrically connected. First electrode layer 472, electroluminescent layer 473
The second electrode layer 474 is sequentially stacked. At this time, when both the first electrode layer 472 and the second electrode layer 474 are formed with a light-transmitting material at least in a visible region or with a thickness capable of transmitting light, both radiations are realized. In this case, the insulating layer through which light is transmitted and the substrate 470 also need to have a light-transmitting property with respect to at least light in the visible region.

本実施の形態において適用できる発光素子の形態を図11に示す。図11は発光素子
の素子構造であり、第1の電極層870と第2の電極層850との間に、有機化合物と無
機化合物を混合してなる電界発光層860が狭持されている発光素子である。電界発光層
860は、図示した通り、第1の層804、第2の層803、第3の層802から構成さ
れている。
A mode of a light-emitting element which can be applied in this embodiment mode is shown in FIG. FIG. 11 illustrates an element structure of a light-emitting element. Light emission in which an electroluminescent layer 860 formed by mixing an organic compound and an inorganic compound is sandwiched between a first electrode layer 870 and a second electrode layer 850. It is an element. As illustrated, the electroluminescent layer 860 includes a first layer 804, a second layer 803, and a third layer 802.

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

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

ところで、上述したように、第1の有機化合物にはホールキャリアが発生するため、第
1の有機化合物としてはホール輸送性の有機化合物が好ましい。ホール輸送性の有機化合
物としては、例えば、フタロシアニン(略称:H2Pc)、銅フタロシアニン(略称:C
uPc)、バナジルフタロシアニン(略称:VOPc)、4,4’,4’’−トリス(N
,N−ジフェニルアミノ)トリフェニルアミン(略称:TDATA)、4,4’,4’’
−トリス[N−(3−メチルフェニル)−N−フェニルアミノ]トリフェニルアミン(略
称:MTDATA)、1,3,5−トリス[N,N−ジ(m−トリル)アミノ]ベンゼン
(略称:m−MTDAB)、N,N’−ジフェニル−N,N’−ビス(3−メチルフェニ
ル)−1,1’−ビフェニル−4,4’−ジアミン(略称:TPD)、4,4’−ビス[
N−(1−ナフチル)−N−フェニルアミノ]ビフェニル(略称:NPB)、4,4’−
ビス{N−[4−ジ(m−トリル)アミノ]フェニル−N−フェニルアミノ}ビフェニル
(略称:DNTPD)、4,4’,4’’−トリス(N−カルバゾリル)トリフェニルア
ミン(略称:TCTA)などが挙げられるが、これらに限定されることはない。また、上
述した化合物の中でも、TDATA、MTDATA、m−MTDAB、TPD、NPB、
DNTPD、TCTAなどに代表される芳香族アミン化合物は、ホールキャリアを発生し
やすく、第1の有機化合物として好適な化合物群である。
By the way, as described above, since hole carriers are generated in the first organic compound, the first organic compound is preferably a hole-transporting organic compound. Examples of the hole transporting organic compound include phthalocyanine (abbreviation: H 2 Pc), copper phthalocyanine (abbreviation: C
uPc), vanadyl phthalocyanine (abbreviation: VOPc), 4,4 ′, 4 ″ -tris (N
, N-diphenylamino) triphenylamine (abbreviation: TDATA), 4,4 ′, 4 ″
-Tris [N- (3-methylphenyl) -N-phenylamino] triphenylamine (abbreviation: MTDATA), 1,3,5-tris [N, N-di (m-tolyl) amino] benzene (abbreviation: m-MTDAB), N, N′-diphenyl-N, N′-bis (3-methylphenyl) -1,1′-biphenyl-4,4′-diamine (abbreviation: TPD), 4,4′-bis [
N- (1-naphthyl) -N-phenylamino] biphenyl (abbreviation: NPB), 4,4′-
Bis {N- [4-di (m-tolyl) amino] phenyl-N-phenylamino} biphenyl (abbreviation: DNTPD), 4,4 ′, 4 ″ -tris (N-carbazolyl) triphenylamine (abbreviation: TCTA) and the like, but is not limited thereto. Among the compounds mentioned above, TDATA, MTDATA, m-MTDAB, TPD, NPB,
Aromatic amine compounds typified by DNTPD, TCTA, and the like are easy to generate hole carriers, and are a group of compounds suitable as the first organic compound.

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

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

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

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

ところで、上述したように、第3の有機化合物には電子キャリアが発生するため、第3
の有機化合物としては電子輸送性の有機化合物が好ましい。電子輸送性の有機化合物とし
ては、例えば、トリス(8−キノリノラト)アルミニウム(略称:Alq3)、トリス(
4−メチル−8−キノリノラト)アルミニウム(略称:Almq3)、ビス(10−ヒド
ロキシベンゾ[h]−キノリナト)ベリリウム(略称:BeBq2)、ビス(2−メチル
−8−キノリノラト)(4−フェニルフェノラト)アルミニウム(略称:BAlq)、ビ
ス[2−(2’−ヒドロキシフェニル)ベンズオキサゾラト]亜鉛(略称:Zn(BOX
2)、ビス[2−(2’−ヒドロキシフェニル)ベンゾチアゾラト]亜鉛(略称:Zn
(BTZ)2)、バソフェナントロリン(略称:BPhen)、バソキュプロイン(略称
:BCP)、2−(4−ビフェニリル)−5−(4−tert−ブチルフェニル)−1,
3,4−オキサジアゾール(略称:PBD)、1,3−ビス[5−(4−tert−ブチ
ルフェニル)−1,3,4−オキサジアゾール−2−イル]ベンゼン(略称:OXD−7
)、2,2’,2’’−(1,3,5−ベンゼントリイル)−トリス(1−フェニル−1
H−ベンズイミダゾール)(略称:TPBI)、3−(4−ビフェニリル)−4−フェニ
ル−5−(4−tert−ブチルフェニル)−1,2,4−トリアゾール(略称:TAZ
)、3−(4−ビフェニリル)−4−(4−エチルフェニル)−5−(4−tert−ブ
チルフェニル)−1,2,4−トリアゾール(略称:p−EtTAZ)などが挙げられる
が、これらに限定されることはない。また、上述した化合物の中でも、Alq3、Alm
3、BeBq2、BAlq、Zn(BOX)2、Zn(BTZ)2などに代表される芳香環
を含むキレート配位子を有するキレート金属錯体や、BPhen、BCPなどに代表され
るフェナントロリン骨格を有する有機化合物や、PBD、OXD−7などに代表されるオ
キサジアゾール骨格を有する有機化合物は、電子キャリアを発生しやすく、第3の有機化
合物として好適な化合物群である。
By the way, as described above, the third organic compound generates electron carriers.
The organic compound is preferably an electron-transporting organic compound. Examples of the electron-transporting organic compound include tris (8-quinolinolato) aluminum (abbreviation: Alq 3 ), tris (
4-methyl-8-quinolinolato) aluminum (abbreviation: Almq 3 ), bis (10-hydroxybenzo [h] -quinolinato) beryllium (abbreviation: BeBq 2 ), bis (2-methyl-8-quinolinolato) (4-phenyl) Phenolato) aluminum (abbreviation: BAlq), bis [2- (2′-hydroxyphenyl) benzoxazolate] zinc (abbreviation: Zn (BOX
2 ), bis [2- (2′-hydroxyphenyl) benzothiazolate] zinc (abbreviation: Zn)
(BTZ) 2 ), bathophenanthroline (abbreviation: BPhen), bathocuproin (abbreviation: BCP), 2- (4-biphenylyl) -5- (4-tert-butylphenyl) -1,
3,4-oxadiazole (abbreviation: PBD), 1,3-bis [5- (4-tert-butylphenyl) -1,3,4-oxadiazol-2-yl] benzene (abbreviation: OXD- 7
), 2,2 ′, 2 ″-(1,3,5-benzenetriyl) -tris (1-phenyl-1)
H-benzimidazole) (abbreviation: TPBI), 3- (4-biphenylyl) -4-phenyl-5- (4-tert-butylphenyl) -1,2,4-triazole (abbreviation: TAZ)
), 3- (4-biphenylyl) -4- (4-ethylphenyl) -5- (4-tert-butylphenyl) -1,2,4-triazole (abbreviation: p-EtTAZ), and the like. It is not limited to these. Among the above-mentioned compounds, Alq 3 , Alm
A chelate metal complex having a chelate ligand containing an aromatic ring typified by q 3 , BeBq 2 , BAlq, Zn (BOX) 2 , Zn (BTZ) 2, etc., or a phenanthroline skeleton represented by BPhen, BCP, etc. Organic compounds having an oxadiazole skeleton typified by PBD, OXD-7, and the like are easy to generate electron carriers, and are a group of compounds suitable as the third organic compound.

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

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

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

第2の有機化合物としては、発光性の有機化合物であれば特に限定されることはなく、
例えば、9,10−ジ(2−ナフチル)アントラセン(略称:DNA)、9,10−ジ(
2−ナフチル)−2−tert−ブチルアントラセン(略称:t−BuDNA)、4,4
’−ビス(2,2−ジフェニルビニル)ビフェニル(略称:DPVBi)、クマリン30
、クマリン6、クマリン545、クマリン545T、ペリレン、ルブレン、ペリフランテ
ン、2,5,8,11−テトラ(tert−ブチル)ペリレン(略称:TBP)、9,1
0−ジフェニルアントラセン(略称:DPA)、5,12−ジフェニルテトラセン、4−
(ジシアノメチレン)−2−メチル−[p−(ジメチルアミノ)スチリル]−4H−ピラ
ン(略称:DCM1)、4−(ジシアノメチレン)−2−メチル−6−[2−(ジュロリ
ジン−9−イル)エテニル]−4H−ピラン(略称:DCM2)、4−(ジシアノメチレ
ン)−2,6−ビス[p−(ジメチルアミノ)スチリル]−4H−ピラン(略称:Bis
DCM)等が挙げられる。また、ビス[2−(4’,6’−ジフルオロフェニル)ピリジ
ナト−N,C2']イリジウム(ピコリナート)(略称:FIrpic)、ビス{2−[3
’,5’−ビス(トリフルオロメチル)フェニル]ピリジナト−N,C2'}イリジウム(
ピコリナート)(略称:Ir(CF3ppy)2(pic))、トリス(2−フェニルピリ
ジナト−N,C2')イリジウム(略称:Ir(ppy)3)、ビス(2−フェニルピリジ
ナト−N,C2')イリジウム(アセチルアセトナート)(略称:Ir(ppy)2(ac
ac))、ビス[2−(2’−チエニル)ピリジナト−N,C3']イリジウム(アセチル
アセトナート)(略称:Ir(thp)2(acac))、ビス(2−フェニルキノリナ
ト−N,C2')イリジウム(アセチルアセトナート)(略称:Ir(pq)2(acac
))、ビス[2−(2’−ベンゾチエニル)ピリジナト−N,C3']イリジウム(アセチ
ルアセトナート)(略称:Ir(btp)2(acac))などの燐光を放出できる化合
物用いることもできる。
The second organic compound is not particularly limited as long as it is a luminescent organic compound,
For example, 9,10-di (2-naphthyl) anthracene (abbreviation: DNA), 9,10-di (
2-naphthyl) -2-tert-butylanthracene (abbreviation: t-BuDNA), 4,4
'-Bis (2,2-diphenylvinyl) biphenyl (abbreviation: DPVBi), Coumarin 30
, Coumarin 6, Coumarin 545, Coumarin 545T, Perylene, Rubrene, Periflanthene, 2,5,8,11-tetra (tert-butyl) perylene (abbreviation: TBP), 9,1
0-diphenylanthracene (abbreviation: DPA), 5,12-diphenyltetracene, 4-
(Dicyanomethylene) -2-methyl- [p- (dimethylamino) styryl] -4H-pyran (abbreviation: DCM1), 4- (dicyanomethylene) -2-methyl-6- [2- (julolidin-9-yl) ) Ethenyl] -4H-pyran (abbreviation: DCM2), 4- (dicyanomethylene) -2,6-bis [p- (dimethylamino) styryl] -4H-pyran (abbreviation: Bis)
DCM) and the like. In addition, bis [2- (4 ′, 6′-difluorophenyl) pyridinato-N, C 2 ′ ] iridium (picolinato) (abbreviation: FIrpic), bis {2- [3
', 5'-bis (trifluoromethyl) phenyl] pyridinato-N, C 2' } iridium (
Picolinato) (abbreviation: Ir (CF 3 ppy) 2 (pic)), tris (2-phenylpyridinato-N, C 2 ′ ) iridium (abbreviation: Ir (ppy) 3 ), bis (2-phenylpyridina) To-N, C 2 ′ ) iridium (acetylacetonate) (abbreviation: Ir (ppy) 2 (ac
ac)), bis [2- (2′-thienyl) pyridinato-N, C 3 ′ ] iridium (acetylacetonate) (abbreviation: Ir (thp) 2 (acac)), bis (2-phenylquinolinato-N , C 2 ′ ) iridium (acetylacetonate) (abbreviation: Ir (pq) 2 (acac
)), Bis [2- (2′-benzothienyl) pyridinato-N, C 3 ′ ] iridium (acetylacetonate) (abbreviation: Ir (btp) 2 (acac)), etc. it can.

第2の層803を一重項励起発光材料の他、金属錯体などを含む三重項励起材料を用い
ても良い。例えば、赤色の発光性の画素、緑色の発光性の画素及び青色の発光性の画素の
うち、輝度半減時間が比較的短い赤色の発光性の画素を三重項励起発光材料で形成し、他
を一重項励起発光材料で形成する。三重項励起発光材料は発光効率が良いので、同じ輝度
を得るのに消費電力が少なくて済むという特徴がある。すなわち、赤色画素に適用した場
合、発光素子に流す電流量が少なくて済むので、信頼性を向上させることができる。低消
費電力化として、赤色の発光性の画素と緑色の発光性の画素とを三重項励起発光材料で形
成し、青色の発光性の画素を一重項励起発光材料で形成しても良い。人間の視感度が高い
緑色の発光素子も三重項励起発光材料で形成することで、より低消費電力化を図ることが
できる。
For the second layer 803, a triplet excitation material containing a metal complex or the like may be used in addition to the singlet excitation light-emitting material. For example, among red light emitting pixels, green light emitting pixels, and blue light emitting pixels, a red light emitting pixel having a relatively short luminance half time is formed of a triplet excitation light emitting material, and the other A singlet excited luminescent material is used. The triplet excited luminescent material has a feature that the light emission efficiency is good, so that less power is required to obtain the same luminance. That is, when applied to a red pixel, the amount of current flowing through the light emitting element can be reduced, so that reliability can be improved. As a reduction in power consumption, a red light-emitting pixel and a green light-emitting pixel may be formed using a triplet excitation light-emitting material, and a blue light-emitting pixel may be formed using a singlet excitation light-emitting material. By forming a green light-emitting element having high human visibility with a triplet excited light-emitting material, power consumption can be further reduced.

また、第2の層803においては、上述した発光を示す第2の有機化合物だけでなく、
さらに他の有機化合物が添加されていてもよい。添加できる有機化合物としては、例えば
、先に述べたTDATA、MTDATA、m−MTDAB、TPD、NPB、DNTPD
、TCTA、Alq3、Almq3、BeBq2、BAlq、Zn(BOX)2、Zn(BT
Z)2、BPhen、BCP、PBD、OXD−7、TPBI、TAZ、p−EtTAZ
、DNA、t−BuDNA、DPVBiなどの他、4,4’−ビス(N−カルバゾリル)
ビフェニル(略称:CBP)、1,3,5−トリス[4−(N−カルバゾリル)フェニル
]ベンゼン(略称:TCPB)などを用いることができるが、これらに限定されることは
ない。なお、このように第2の有機化合物以外に添加する有機化合物は、第2の有機化合
物を効率良く発光させるため、第2の有機化合物の励起エネルギーよりも大きい励起エネ
ルギーを有し、かつ第2の有機化合物よりも多く添加されていることが好ましい(それに
より、第2の有機化合物の濃度消光を防ぐことができる)。あるいはまた、他の機能とし
て、第2の有機化合物と共に発光を示してもよい(それにより、白色発光なども可能とな
る)。
In the second layer 803, not only the second organic compound that emits light described above,
Furthermore, other organic compounds may be added. Examples of organic compounds that can be added include TDATA, MTDATA, m-MTDAB, TPD, NPB, and DNTPD described above.
, TCTA, Alq 3 , Almq 3 , BeBq 2 , BAlq, Zn (BOX) 2 , Zn (BT
Z) 2 , BPhen, BCP, PBD, OXD-7, TPBI, TAZ, p-EtTAZ
, DNA, t-BuDNA, DPVBi, etc., and 4,4′-bis (N-carbazolyl)
Biphenyl (abbreviation: CBP), 1,3,5-tris [4- (N-carbazolyl) phenyl] benzene (abbreviation: TCPB), and the like can be used, but are not limited thereto. In addition, the organic compound added in addition to the second organic compound in this way has an excitation energy larger than the excitation energy of the second organic compound in order to efficiently emit the second organic compound, and the second organic compound. It is preferable to add more than the organic compound (by this, concentration quenching of the second organic compound can be prevented). Or as another function, you may show light emission with a 2nd organic compound (Thereby, white light emission etc. are also attained).

第2の層803は、発光波長帯の異なる発光層を画素毎に形成して、カラー表示を行
う構成としても良い。典型的には、R(赤)、G(緑)、B(青)の各色に対応した発光
層を形成する。この場合にも、画素の光放射側にその発光波長帯の光を透過するフィルタ
ーを設けた構成とすることで、色純度の向上や、画素部の鏡面化(映り込み)の防止を図
ることができる。フィルターを設けることで、従来必要であるとされていた円偏光板など
を省略することが可能となり、発光層から放射される光の損失を無くすことができる。さ
らに、斜方から画素部(表示画面)を見た場合に起こる色調の変化を低減することができ
る。
The second layer 803 may have a structure in which a light emitting layer having a different emission wavelength band is formed for each pixel to perform color display. Typically, a light emitting layer corresponding to each color of R (red), G (green), and B (blue) is formed. In this case as well, it is possible to improve color purity and prevent mirror reflection (reflection) of the pixel portion by providing a filter that transmits light in the emission wavelength band on the light emission side of the pixel. Can do. By providing the filter, it is possible to omit a circularly polarizing plate that has been conventionally required, and it is possible to eliminate the loss of light emitted from the light emitting layer. Furthermore, a change in color tone that occurs when the pixel portion (display screen) is viewed obliquely can be reduced.

第2の層803で用いることのできる材料は低分子系有機発光材料でも高分子系有機
発光材料でもよい。高分子系有機発光材料は低分子系に比べて物理的強度が高く、素子の
耐久性が高い。また塗布により成膜することが可能であるので、素子の作製が比較的容易
である。
The material that can be used for the second layer 803 may be a low molecular weight organic light emitting material or a high molecular weight organic light emitting material. The polymer organic light emitting material has higher physical strength and higher device durability than the low molecular weight material. In addition, since the film can be formed by coating, the device can be manufactured relatively easily.

発光色は、発光層を形成する材料で決まるため、これらを選択することで所望の発光
を示す発光素子を形成することができる。発光層の形成に用いることができる高分子系の
電界発光材料は、ポリパラフェニレンビニレン系、ポリパラフェニレン系、ポリチオフェ
ン系、ポリフルオレン系が挙げられる。
Since the light emission color is determined by the material for forming the light emitting layer, a light emitting element exhibiting desired light emission can be formed by selecting these materials. Examples of the polymer electroluminescent material that can be used for forming the light emitting layer include polyparaphenylene vinylene, polyparaphenylene, polythiophene, and polyfluorene.

ポリパラフェニレンビニレン系には、ポリ(パラフェニレンビニレン) [PPV] の
誘導体、ポリ(2,5−ジアルコキシ−1,4−フェニレンビニレン) [RO−PPV]
、ポリ(2−(2'−エチル−ヘキソキシ)−5−メトキシ−1,4−フェニレンビニレ
ン)[MEH−PPV]、ポリ(2−(ジアルコキシフェニル)−1,4−フェニレンビニ
レン)[ROPh−PPV]等が挙げられる。ポリパラフェニレン系には、ポリパラフェニ
レン[PPP]の誘導体、ポリ(2,5−ジアルコキシ−1,4−フェニレン)[RO−
PPP]、ポリ(2,5−ジヘキソキシ−1,4−フェニレン)等が挙げられる。ポリチ
オフェン系には、ポリチオフェン[PT]の誘導体、ポリ(3−アルキルチオフェン)[
PAT]、ポリ(3−ヘキシルチオフェン)[PHT]、ポリ(3−シクロヘキシルチオ
フェン)[PCHT]、ポリ(3−シクロヘキシル−4−メチルチオフェン)[PCHM
T]、ポリ(3,4−ジシクロヘキシルチオフェン)[PDCHT]、ポリ[3−(4−
オクチルフェニル)−チオフェン][POPT]、ポリ[3−(4−オクチルフェニル)
−2,2ビチオフェン][PTOPT]等が挙げられる。ポリフルオレン系には、ポリフ
ルオレン[PF]の誘導体、ポリ(9,9−ジアルキルフルオレン)[PDAF]、ポリ
(9,9−ジオクチルフルオレン)[PDOF]等が挙げられる。
The polyparaphenylene vinylene system includes a derivative of poly (paraphenylene vinylene) [PPV], poly (2,5-dialkoxy-1,4-phenylene vinylene) [RO-PPV].
, Poly (2- (2′-ethyl-hexoxy) -5-methoxy-1,4-phenylenevinylene) [MEH-PPV], poly (2- (dialkoxyphenyl) -1,4-phenylenevinylene) [ROPh -PPV] and the like. The polyparaphenylene series includes derivatives of polyparaphenylene [PPP], poly (2,5-dialkoxy-1,4-phenylene) [RO-
PPP], poly (2,5-dihexoxy-1,4-phenylene) and the like. Polythiophene-based compounds include polythiophene [PT] derivatives, poly (3-alkylthiophene) [
PAT], poly (3-hexylthiophene) [PHT], poly (3-cyclohexylthiophene) [PCHT], poly (3-cyclohexyl-4-methylthiophene) [PCHM]
T], poly (3,4-dicyclohexylthiophene) [PDCHT], poly [3- (4-
Octylphenyl) -thiophene] [POPT], poly [3- (4-octylphenyl)
-2,2 bithiophene] [PTOPT] and the like. Examples of the polyfluorene series include polyfluorene [PF] derivatives, poly (9,9-dialkylfluorene) [PDAF], poly (9,9-dioctylfluorene) [PDOF], and the like.

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

なお、第2の層803は、上述した有機化合物と無機化合物の組み合わせを適用した層
を、複数積層して形成していてもよい。また、他の有機化合物あるいは他の無機化合物を
さらに含んでいてもよい。発光層の層構造は変化しうるものであり、特定の電子注入領域
や発光領域を備えていない代わりに、もっぱらこの目的用の電極層を備えたり、発光性の
材料を分散させて備えたりする変形は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において許容され
うるものである。
Note that the second layer 803 may be formed by stacking a plurality of layers to which the above-described combination of an organic compound and an inorganic compound is applied. Moreover, other organic compounds or other inorganic compounds may be further contained. The layer structure of the light-emitting layer can be changed, and instead of having a specific electron injection region or light-emitting region, an electrode layer for this purpose is provided, or a light-emitting material is dispersed. Modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.

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

よって、封止基板にカラーフィルタ(着色層)を形成してもよい。カラーフィルタ(
着色層)は、蒸着法や液滴吐出法によって形成することができ、カラーフィルタ(着色層
)を用いると、高精細な表示を行うこともできる。カラーフィルタ(着色層)により、各
RGBの発光スペクトルにおいてブロードなピークが鋭いピークになるように補正できる
からである。また、R、G、Bの3種類の画素を用いたフルカラー表示に限らず、3色映
像データを4色映像データに変換してR、G、B、W(白色)の4種類の画素を用いたフ
ルカラー表示としてもよい。4種類の画素を用いると、輝度が増加し、躍動感のある映像
表示が行える。
Therefore, a color filter (colored layer) may be formed on the sealing substrate. Color filter (
The colored layer) can be formed by a vapor deposition method or a droplet discharge method. When a color filter (colored layer) is used, high-definition display can be performed. This is because the color filter (colored layer) can be corrected so that a broad peak becomes a sharp peak in the emission spectrum of each RGB. In addition to full color display using three types of R, G, and B pixels, three-color video data is converted into four-color video data, and four types of R, G, B, and W (white) pixels are converted. The full color display used may be used. When four types of pixels are used, the luminance increases and a lively video display can be performed.

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

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

第1の電極層870及び第2の電極層850は仕事関数を考慮して材料を選択する必要
があり、そして第1の電極層870及び第2の電極層850は、画素構成によりいずれも
陽極、又は陰極となりうる。駆動用薄膜トランジスタの極性がpチャネル型である場合、
図11(A)のように第1の電極層870を陽極、第2の電極層850を陰極とするとよ
い。また、駆動用薄膜トランジスタの極性がnチャネル型である場合、図11(B)のよ
うに、第1の電極層870を陰極、第2の電極層850を陽極とすると好ましい。第1の
電極層870および第2の電極層850に用いることのできる材料について述べる。第1
の電極層870、第2の電極層850が陽極として機能する場合は仕事関数の大きい材料
(具体的には4.5eV以上の材料)が好ましく、第1の電極層、第2の電極層850が
陰極として機能する場合は仕事関数の小さい材料(具体的には3.5eV以下の材料)が
好ましい。しかしながら、第1の層804のホール注入特性及びホール輸送特性や、第3
の層802の電子注入特性及び電子輸送特性が優れているため、第1の電極層870、第
2の電極層850共に、ほとんど仕事関数の制限を受けることなく、種々の材料を用いる
ことができる。
The materials of the first electrode layer 870 and the second electrode layer 850 need to be selected in consideration of the work function, and both the first electrode layer 870 and the second electrode layer 850 are anodes depending on the pixel structure. Or a cathode. When the polarity of the driving thin film transistor is a p-channel type,
As shown in FIG. 11A, the first electrode layer 870 may be an anode and the second electrode layer 850 may be a cathode. In the case where the polarity of the driving thin film transistor is an n-channel type, it is preferable that the first electrode layer 870 be a cathode and the second electrode layer 850 be an anode as shown in FIG. Materials that can be used for the first electrode layer 870 and the second electrode layer 850 are described. First
In the case where the electrode layer 870 and the second electrode layer 850 function as an anode, a material having a high work function (specifically, a material of 4.5 eV or more) is preferable, and the first electrode layer and the second electrode layer 850 are preferable. Is a material having a low work function (specifically, a material of 3.5 eV or less). However, the hole injection characteristics and hole transport characteristics of the first layer 804,
Since the electron injection property and the electron transport property of the layer 802 are excellent, various materials can be used for both the first electrode layer 870 and the second electrode layer 850 with almost no work function limitation. .

図11(A)、(B)における発光素子は、第1の電極層870より光を取り出す構
造のため、第2の電極層850は、必ずしも光透光性を有する必要はない。第2の電極層
850としては、Ti、TiN、TiSiXY、Ni、W、WSiX、WNX、WSiXY
、NbN、Cr、Pt、Zn、Sn、In、Ta、Al、Cu、Au、Ag、Mg、Ca
、LiまたはMoから選ばれた元素、または前記元素を主成分とする合金材料もしくは化
合物材料を主成分とする膜またはそれらの積層膜を総膜厚100nm〜800nmの範囲
で用いればよい。
11A and 11B has a structure in which light is extracted from the first electrode layer 870, the second electrode layer 850 does not necessarily have a light-transmitting property. As the second electrode layer 850, Ti, TiN, TiSi x N y , Ni, W, WSi x , WN x , WSi x N y
NbN, Cr, Pt, Zn, Sn, In, Ta, Al, Cu, Au, Ag, Mg, Ca
A film mainly composed of an element selected from Li, Mo, an alloy material or compound material containing the element as a main component, or a laminated film thereof may be used in a total film thickness of 100 nm to 800 nm.

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

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

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

図11(B)は、電界発光層860が、第1の電極層870側から第3の層802、第
2の層、第1の層804の順で構成されているケースである。
FIG. 11B illustrates a case where the electroluminescent layer 860 includes the third layer 802, the second layer, and the first layer 804 in this order from the first electrode layer 870 side.

以上で述べたように、本発明の発光素子は、第1の電極層870と第2の電極層850
との間に狭持された層が、有機化合物と無機化合物が複合された層を含む電界発光層86
0から成っている。そして、有機化合物と無機化合物を混合することにより、それぞれ単
独では得られない高いキャリア注入性、キャリア輸送性という機能が得られる層(すなわ
ち、第1の層804および第3の層802)が設けられている有機・無機複合型の発光素
子である。また、上記第1の層804、第3の層802は、有機化合物と無機化合物が複
合された層であると効果的であるが、有機化合物、無機化合物のみであってもよい。
As described above, the light-emitting element of the present invention includes the first electrode layer 870 and the second electrode layer 850.
The electroluminescent layer 86 includes a layer sandwiched between the organic compound and the inorganic compound.
It consists of zero. Then, by mixing the organic compound and the inorganic compound, there are provided layers (that is, the first layer 804 and the third layer 802) that can obtain functions of high carrier injection and carrier transport that cannot be obtained independently. This is an organic / inorganic composite light emitting element. In addition, the first layer 804 and the third layer 802 are effective when the organic compound and the inorganic compound are combined, but only the organic compound and the inorganic compound may be used.

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

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

図11(C)は、図11(A)において、第1の電極層870に反射性を有する電極
層を用い、第2の電極層850に透光性を有する電極層を用いており、発光素子より放射
された光は第1の電極層870で反射され、第2の電極層850を透過して放射される。
同様に図11(D)は、図11(B)において、第1の電極層870に反射性を有する電
極層を用い、第2の電極層850に透光性を有する電極層を用いており、発光素子より放
射された光は第1の電極層870で反射され、第2の電極層850を透過して放射される
。本実施の形態は、実施の形態1乃至4それぞれと自由に組み合わせることが可能である
FIG. 11C illustrates a structure in which a reflective electrode layer is used for the first electrode layer 870 and a light-transmitting electrode layer is used for the second electrode layer 850 in FIG. Light emitted from the element is reflected by the first electrode layer 870 and transmitted through the second electrode layer 850 to be emitted.
Similarly, in FIG. 11D, a reflective electrode layer is used for the first electrode layer 870 and a light-transmitting electrode layer is used for the second electrode layer 850 in FIG. 11B. The light emitted from the light emitting element is reflected by the first electrode layer 870 and is transmitted through the second electrode layer 850 and emitted. This embodiment mode can be freely combined with each of Embodiment Modes 1 to 4.

(実施の形態7)
次に、実施の形態4乃至6によって作製される表示パネルに駆動用のドライバ回路を実
装する態様について説明する。
(Embodiment 7)
Next, a mode in which a driver circuit for driving is mounted on a display panel manufactured according to Embodiments 4 to 6 will be described.

まず、COG方式を採用した表示装置について、図18(A)を用いて説明する。基板
2700上には、文字や画像などの情報を表示する画素部2701が設けられる。複数の
駆動回路が設けられた基板を、矩形状に分断し、分断後の駆動回路(ドライバICとも表
記)2751は、基板2700上に実装される。図18(A)は複数のドライバIC27
51、ドライバIC2751の先にFPC2750を実装する形態を示す。また、分割す
る大きさを画素部の信号線側の辺の長さとほぼ同じにし、単数のドライバICに、該ドラ
イバICの先にテープを実装してもよい。
First, a display device employing a COG method is described with reference to FIG. A pixel portion 2701 for displaying information such as characters and images is provided over the substrate 2700. A substrate provided with a plurality of drive circuits is divided into a rectangular shape, and a divided drive circuit (also referred to as a driver IC) 2751 is mounted on the substrate 2700. FIG. 18A shows a plurality of driver ICs 27.
51, the form which mounts FPC2750 ahead of driver IC2751 is shown. Further, the size to be divided may be substantially the same as the length of the side of the pixel portion on the signal line side, and a tape may be mounted on the tip of the driver IC on a single driver IC.

また、TAB方式を採用してもよく、その場合は、図18(B)で示すように複数のテ
ープを貼り付けて、該テープにドライバICを実装すればよい。COG方式の場合と同様
に、単数のテープに単数のドライバICを実装してもよく、この場合には、強度の問題か
ら、ドライバICを固定する金属片等を一緒に貼り付けるとよい。
Alternatively, a TAB method may be employed. In that case, a plurality of tapes may be attached and driver ICs may be mounted on the tapes as shown in FIG. As in the case of the COG method, a single driver IC may be mounted on a single tape. In this case, a metal piece or the like for fixing the driver IC may be attached together due to strength problems.

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

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

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

また、図17(B)のように走査線側駆動回路3702は基板上に一体形成される場合
、画素部3701の外側の領域には、信号線側の駆動回路駆動回路が形成されたドライバ
ICが実装される。これらのドライバICは、信号線側の駆動回路である。RGBフルカ
ラーに対応した画素領域を形成するためには、XGAクラスで信号線の本数が3072本
必要であり、UXGAクラスでは4800本が必要となる。このような本数で形成された
信号線は、画素部3701の端部で数ブロック毎に区分して引出線を形成し、ドライバI
Cの出力端子のピッチに合わせて集められる。ドライバICは、基板上に形成された結晶
質半導体により形成することができる。
In the case where the scan line driver circuit 3702 is formed over the substrate as shown in FIG. 17B, a driver IC in which a driver circuit driver circuit on the signal line side is formed in a region outside the pixel portion 3701. Is implemented. These driver ICs are drive circuits on the signal line side. In order to form a pixel region corresponding to RGB full color, the number of signal lines in the XGA class is 3072 and the number in the UXGA class is 4800. The signal lines formed in such a number are divided into several blocks at the end of the pixel portion 3701 to form lead lines, and the driver I
Collected according to the pitch of the output terminal of C. The driver IC can be formed of a crystalline semiconductor formed on a substrate.

図18(A)、(B)のように走査線駆動回路及び信号線駆動回路の両方として、ドラ
イバICを実装してもよい。その場合には、走査線側と信号線側で用いるドライバICの
仕様を異なるものにするとよい。例えば、走査線側のドライバICを構成するトランジス
タには30V程度の耐圧が要求されるものの、駆動周波数は100kHz以下であり、比
較的高速動作は要求されない。従って、走査線側のドライバを構成するトランジスタのチ
ャネル長(L)は十分大きく設定することが好適である。一方、信号線側のドライバIC
のトランジスタには、12V程度の耐圧があれば十分であるが、駆動周波数は3Vにて6
5MHz程度であり、高速動作が要求される。そのため、ドライバを構成するトランジス
タのチャネル長などはミクロンルールで設定することが好適である。
As shown in FIGS. 18A and 18B, driver ICs may be mounted as both the scanning line driver circuit and the signal line driver circuit. In that case, the specifications of the driver ICs used on the scanning line side and the signal line side may be different. For example, although a transistor constituting the driver IC on the scanning line side is required to have a withstand voltage of about 30 V, the driving frequency is 100 kHz or less, and a relatively high speed operation is not required. Therefore, it is preferable to set the channel length (L) of the transistors forming the driver on the scanning line side to be sufficiently large. On the other hand, the driver IC on the signal line side
A transistor with a breakdown voltage of about 12V is sufficient, but the driving frequency is 6 at 3V.
It is about 5 MHz, and high speed operation is required. Therefore, it is preferable to set the channel length and the like of the transistors constituting the driver on the micron rule.

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

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

(実施の形態8)
本発明の半導体装置、及び表示装置に具備される保護回路の一例について説明する。
(Embodiment 8)
An example of a protection circuit included in a semiconductor device and a display device of the present invention will be described.

図19で示すように、外部回路と内部回路の間に保護回路2713を形成することがで
きる。保護回路は、TFT、ダイオード、抵抗素子及び容量素子等から選択された1つ又
は複数の素子によって構成されるものであり、以下にはいくつかの保護回路の構成とその
動作について説明する。まず、外部回路と内部回路の間に配置される保護回路であって、
1つの入力端子に対応した保護回路の等価回路図の構成について、図19を用いて説明す
る。図19(A)に示す保護回路は、pチャネル型薄膜トランジスタ7220、7230
、容量素子7210、7240、抵抗素子7250を有する。抵抗素子7250は2端子
の抵抗であり、一端には入力電圧Vin(以下、Vinと表記)が、他端には低電位電圧
VSS(以下、VSSと表記)が与えられる。
As shown in FIG. 19, a protection circuit 2713 can be formed between the external circuit and the internal circuit. The protection circuit is composed of one or a plurality of elements selected from a TFT, a diode, a resistance element, a capacitance element, and the like, and the configurations and operations of some protection circuits will be described below. First, a protection circuit arranged between an external circuit and an internal circuit,
A configuration of an equivalent circuit diagram of a protection circuit corresponding to one input terminal will be described with reference to FIG. The protection circuit illustrated in FIG. 19A includes p-channel thin film transistors 7220 and 7230.
, Capacitor elements 7210 and 7240, and a resistance element 7250. The resistance element 7250 is a two-terminal resistor, and an input voltage Vin (hereinafter referred to as Vin) is applied to one end, and a low potential voltage VSS (hereinafter referred to as VSS) is applied to the other end.

図19(B)に示す保護回路は、pチャネル型薄膜トランジスタ7220、7230を
、整流性を有するダイオード7260、7270で代用した等価回路図である。図19(
C)に示す保護回路は、pチャネル型薄膜トランジスタ7220、7230を、TFT7
350、7360、7370、7380で代用した等価回路図である。また、上記とは別
の構成の保護回路として、図19(D)に示す保護回路は、抵抗7280、7290と、
nチャネル型薄膜トランジスタ7300を有する。図19(E)に示す保護回路は、抵抗
7280、7290、pチャネル型薄膜トランジスタ7310及びnチャネル型薄膜トラ
ンジスタ7320を有する。保護回路を設けることで電位の急激な変動を防いで、素子の
破壊又は損傷を防ぐことができ、信頼性が向上する。なお、上記保護回路を構成する素子
は、耐圧に優れた非晶質半導体により構成することが好ましい。本実施の形態は、上記の
実施の形態と自由に組み合わせることが可能である。
The protection circuit shown in FIG. 19B is an equivalent circuit diagram in which p-channel thin film transistors 7220 and 7230 are substituted with rectifying diodes 7260 and 7270. FIG. 19 (
C) shows a protection circuit in which p-channel thin film transistors 7220 and 7230 are connected to TFT 7.
It is an equivalent circuit diagram substituted with 350, 7360, 7370, 7380. Further, as a protection circuit having a structure different from the above, the protection circuit illustrated in FIG. 19D includes resistors 7280 and 7290, and
An n-channel thin film transistor 7300 is included. A protection circuit illustrated in FIG. 19E includes resistors 7280 and 7290, a p-channel thin film transistor 7310, and an n-channel thin film transistor 7320. Providing the protective circuit prevents abrupt fluctuations in potential and can prevent element destruction or damage, improving reliability. Note that the element forming the protection circuit is preferably formed using an amorphous semiconductor with excellent withstand voltage. This embodiment mode can be freely combined with the above embodiment modes.

本実施の形態は、実施の形態1乃至7とそれぞれ組み合わせて用いることが可能であ
る。
This embodiment mode can be used in combination with each of Embodiment Modes 1 to 7.

(実施の形態9)
本実施の形態で示す表示パネルの画素の構成について、図10に示す等価回路図を参照
して説明する。本実施の形態では、画素の表示素子として発光素子(EL素子)を用いる
例を示す。
(Embodiment 9)
A structure of a pixel of the display panel described in this embodiment will be described with reference to an equivalent circuit diagram illustrated in FIG. In this embodiment, an example in which a light-emitting element (EL element) is used as a display element of a pixel is described.

図10(A)に示す画素は、列方向に信号線710及び電源線711、電源線712、
電源線713、行方向に走査線714が配置される。また、TFT701は、スイッチン
グ用TFT、TFT703は駆動用TFT、TFT704は電流制御用TFTであり、他
に容量素子702及び発光素子705を有する。
A pixel illustrated in FIG. 10A includes a signal line 710, a power supply line 711, a power supply line 712 in the column direction,
A power supply line 713 and a scanning line 714 are arranged in the row direction. The TFT 701 is a switching TFT, the TFT 703 is a driving TFT, the TFT 704 is a current control TFT, and further includes a capacitor 702 and a light emitting element 705.

図10(C)に示す画素は、TFT703のゲート電極が、行方向に配置された電源線
712に接続される点が異なっており、それ以外は図10(A)に示す画素と同じ構成で
ある。つまり、図10(A)(C)に示す両画素は、同じ等価回路図を示す。しかしなが
ら、列方向に電源線712が配置される場合(図10(A))と、行方向に電源線712
が配置される場合(図10(C))では、各電源線は異なるレイヤーの導電体層で形成さ
れる。ここでは、TFT703のゲート電極が接続される配線に注目し、これらを作製す
るレイヤーが異なることを表すために、図10(A)(C)として分けて記載する。
The pixel shown in FIG. 10C is different from the pixel shown in FIG. 10A except that the gate electrode of the TFT 703 is connected to the power supply line 712 arranged in the row direction. is there. That is, both pixels shown in FIGS. 10A and 10C show the same equivalent circuit diagram. However, when the power supply line 712 is arranged in the column direction (FIG. 10A), the power supply line 712 is arranged in the row direction.
Is disposed (FIG. 10C), each power line is formed of a different conductive layer. Here, attention is paid to the wiring to which the gate electrode of the TFT 703 is connected, and in order to indicate that the layers for manufacturing these are different, FIGS. 10A and 10C are separately illustrated.

なお、TFT703は、飽和領域で動作し発光素子705に流れる電流値を制御する役
目を有し、TFT704は線形領域で動作し発光素子705に対する電流の供給を制御す
る役目を有する。両TFTは同じ導電型を有していると作製工程上好ましい。上記構成を
有する本発明は、TFT704が線形領域で動作するために、TFT704のVGSの僅か
な変動は発光素子705の電流値に影響を及ぼさない。つまり、発光素子705の電流値
は、飽和領域で動作するTFT703により決定される。上記構成を有する本発明は、発
光素子の輝度ムラを改善して画質を向上させた表示装置を提供することができる。
Note that the TFT 703 operates in a saturation region and has a role of controlling a current value flowing through the light emitting element 705, and the TFT 704 has a role of operating in a linear region and controls supply of current to the light emitting element 705. Both TFTs preferably have the same conductivity type in terms of manufacturing process. In the present invention having the above structure, since the TFT 704 operates in a linear region, a slight change in V GS of the TFT 704 does not affect the current value of the light emitting element 705. That is, the current value of the light emitting element 705 is determined by the TFT 703 operating in the saturation region. The present invention having the above structure can provide a display device in which luminance unevenness of a light emitting element is improved and image quality is improved.

図10(A)〜(D)に示す画素において、TFT701は、画素に対するビデオ信号
の入力を制御するものであり、TFT701がオンして、画素内にビデオ信号が入力され
ると、容量素子702にそのビデオ信号が保持される。なお図10(A)(C)には、容
量素子702を設けた構成を示したが、本発明はこれに限定されず、ビデオ信号を保持す
る容量がゲート容量などでまかなうことが可能な場合には、明示的に容量素子702を設
けなくてもよい。
In the pixel shown in FIGS. 10A to 10D, a TFT 701 controls input of a video signal to the pixel. When the TFT 701 is turned on and a video signal is input into the pixel, the capacitor 702 The video signal is held in Note that FIGS. 10A and 10C illustrate a structure in which the capacitor 702 is provided; however, the present invention is not limited to this, and the capacity for holding a video signal can be covered by a gate capacity or the like. The capacitor 702 is not necessarily provided explicitly.

発光素子705は、2つの電極間に電界発光層が挟まれた構造を有し、順バイアス方向
の電圧が印加されるように、画素電極と対向電極の間(陽極と陰極の間)に電位差が設け
られる。電界発光層は有機材料や無機材料等の広汎に渡る材料により構成され、この電界
発光層におけるルミネッセンスには、一重項励起状態から基底状態に戻る際の発光(蛍光
)と、三重項励起状態から基底状態に戻る際の発光(リン光)とが含まれる。
The light-emitting element 705 has a structure in which an electroluminescent layer is sandwiched between two electrodes, and a potential difference is generated between the pixel electrode and the counter electrode (between the anode and the cathode) so that a forward bias voltage is applied. Is provided. The electroluminescent layer is composed of a wide variety of materials such as organic materials and inorganic materials. The luminescence in the electroluminescent layer includes light emission (fluorescence) when returning from a singlet excited state to a ground state, and a triplet excited state. And light emission (phosphorescence) when returning to the ground state.

図10(B)に示す画素は、TFT706と走査線716を追加している以外は、図1
0(A)に示す画素構成と同じである。同様に、図10(D)に示す画素は、TFT70
6と走査線716を追加している以外は、図10(C)に示す画素構成と同じである。
The pixel shown in FIG. 10B is the same as that shown in FIG. 1 except that a TFT 706 and a scanning line 716 are added.
The pixel configuration is the same as that shown in 0 (A). Similarly, the pixel shown in FIG.
6 and the scanning line 716 are added, and the pixel configuration is the same as that shown in FIG.

TFT706は、新たに配置された走査線716によりオン又はオフが制御される。T
FT706がオンになると、容量素子702に保持された電荷は放電し、TFT704が
オフする。つまり、TFT706の配置により、強制的に発光素子705に電流が流れな
い状態を作ることができる。従って、図10(B)(D)の構成は、全ての画素に対する
信号の書き込みを待つことなく、書き込み期間の開始と同時又は直後に点灯期間を開始す
ることができるため、デューティ比を向上することが可能となる。
The TFT 706 is controlled to be turned on or off by a newly arranged scanning line 716. T
When the FT 706 is turned on, the charge held in the capacitor 702 is discharged, and the TFT 704 is turned off. That is, the arrangement of the TFT 706 can forcibly create a state in which no current flows through the light emitting element 705. 10B and 10D, the lighting period can be started at the same time as or immediately after the start of the writing period without waiting for signal writing to all pixels, so that the duty ratio is improved. It becomes possible.

図10(E)に示す画素は、列方向に信号線750、電源線751、電源線752、行
方向に走査線753が配置される。また、TFT741はスイッチング用TFT、TFT
743は駆動用TFTであり、他に容量素子742及び発光素子744を有する。図10
(F)に示す画素は、TFT745と走査線754を追加している以外は、図10(E)
に示す画素構成と同じである。なお、図10(F)の構成も、TFT745の配置により
、デューティ比を向上することが可能となる。
In the pixel shown in FIG. 10E, a signal line 750, a power supply line 751, a power supply line 752, and a scanning line 753 are arranged in the column direction. The TFT 741 is a switching TFT, TFT
Reference numeral 743 denotes a driving TFT, which additionally includes a capacitor 742 and a light emitting element 744. FIG.
The pixel shown in FIG. 10F is the same as that in FIG. 10E except that a TFT 745 and a scanning line 754 are added.
The pixel configuration is the same as that shown in FIG. Note that the duty ratio of the structure in FIG. 10F can also be improved by the arrangement of the TFTs 745.

本発明を用いると、TFTに必要とされる高い電気的特性や信頼性をも付与すること
ができ、使用目的に合わせて画素の表示能力を向上するための応用技術にも十分対応でき
る。
By using the present invention, high electrical characteristics and reliability required for a TFT can be imparted, and an applied technique for improving the display capability of a pixel in accordance with the purpose of use can be sufficiently handled.

本実施の形態は、実施の形態1乃至4、実施の形態6乃至8とそれぞれ組み合わせて
用いることが可能である。
This embodiment mode can be used in combination with each of Embodiment Modes 1 to 4 and Embodiments 6 to 8.

(実施の形態10)
本実施の形態を図9を用いて説明する。図9は、本発明を適用して作製されるTFT
基板2800を用いて発光(EL)表示モジュールを構成する一例を示している。図9に
おいて、TFT基板2800上には、画素により構成された画素部が形成されている。
(Embodiment 10)
This embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 9 shows a TFT manufactured by applying the present invention.
An example in which a light-emitting (EL) display module is formed using a substrate 2800 is shown. In FIG. 9, a pixel portion including pixels is formed over the TFT substrate 2800.

図9では、画素部の外側であって、駆動回路と画素との間に、画素に形成されたものと
同様なTFT又はそのTFTのゲートとソース若しくはドレインの一方とを接続してダイ
オードと同様に動作させた保護回路部2801が備えられている。駆動回路2809は、
単結晶半導体で形成されたドライバIC、ガラス基板上に多結晶半導体膜で形成されたド
ライバIC、若しくは駆動回路などが適用されている。
In FIG. 9, the same TFT as that formed in the pixel or the gate of the TFT and one of the source and the drain is connected between the driving circuit and the pixel outside the pixel portion, and similar to the diode. The protection circuit portion 2801 operated in the above is provided. The drive circuit 2809 is
A driver IC formed of a single crystal semiconductor, a driver IC formed of a polycrystalline semiconductor film over a glass substrate, a driver circuit, or the like is applied.

TFT基板2800は、液滴吐出法で形成されたスペーサ2806a、スペーサ280
6bを介して封止基板2820と固着されている。スペーサは、基板の厚さが薄く、また
画素部の面積が大型化した場合にも、2枚の基板の間隔を一定に保つために設けておくこ
とが好ましい。TFT2802、TFT2803とそれぞれ接続する発光素子2804、
発光素子2805上であって、TFT基板2800と封止基板2820との間にある空隙
には少なくとも可視領域の光に対して透光性を有する樹脂材料を充填して固体化しても良
いし、無水化した窒素若しくは不活性気体を充填させても良い。
The TFT substrate 2800 includes spacers 2806a and 280 formed by a droplet discharge method.
It is fixed to the sealing substrate 2820 via 6b. The spacer is preferably provided to keep the distance between the two substrates constant even when the substrate is thin and the area of the pixel portion is increased. A light emitting element 2804 connected to the TFT 2802 and the TFT 2803, respectively.
On the light emitting element 2805, the gap between the TFT substrate 2800 and the sealing substrate 2820 may be filled with a resin material having a light-transmitting property with respect to at least visible light, and may be solidified. It may be filled with anhydrous nitrogen or inert gas.

図9では発光素子2804、発光素子2805、発光素子2815を上方放射型(トッ
プエミッション型)の構成とした場合を示し、図中に示す矢印の方向に光を放射する構成
としている。各画素は、画素を赤色、緑色、青色として発光色を異ならせておくことで、
多色表示を行うことができる。また、このとき封止基板2820側に各色に対応した着色
層2807a、着色層2807b、着色層2807cを形成しておくことで、外部に放射
される発光の色純度を高めることができる。また、画素を白色発光素子として着色層28
07a、着色層2807b、着色層2807cと組み合わせても良い。
FIG. 9 shows a case where the light-emitting element 2804, the light-emitting element 2805, and the light-emitting element 2815 are configured as an upward emission type (top emission type), and emits light in the direction of the arrow shown in the drawing. Each pixel has a different emission color with red, green and blue pixels,
Multicolor display can be performed. At this time, by forming the colored layer 2807a, the colored layer 2807b, and the colored layer 2807c corresponding to each color on the sealing substrate 2820 side, the color purity of the emitted light can be increased. Further, the colored layer 28 is formed using a pixel as a white light emitting element.
You may combine with 07a, the colored layer 2807b, and the colored layer 2807c.

外部回路である駆動回路2809は、TFT基板2800の一端に設けられた走査線若
しくは信号線接続端子と、配線基板2810で接続される。また、TFT基板2800に
接して若しくは近接させて、熱を機器の外部へ伝えるために使われる、パイプ状の高効率
な熱伝導デバイスであるヒートパイプ2813と放熱板2812を設け、放熱効果を高め
る構成としても良い。
A driver circuit 2809 which is an external circuit is connected to a scanning line or a signal line connection terminal provided at one end of the TFT substrate 2800 through a wiring substrate 2810. Further, a heat pipe 2813 and a heat radiating plate 2812 which are pipe-like high-efficiency heat conduction devices used for transferring heat to the outside of the device in contact with or close to the TFT substrate 2800 are provided to enhance the heat radiation effect. It is good also as a structure.

なお、図9では、トップエミッションの発光表示モジュールとしたが、発光素子の構成
や外部回路基板の配置を変えてボトムエミッション構造、もちろん上面、下面両方から光
が放射する両面放射構造としても良い。トップエミッション型の構成の場合、隔壁となる
絶縁層を着色しブラックマトリクスとして用いてもよい。この隔壁は液滴吐出法により形
成することができ、ポリイミドなどの樹脂材料に、顔料系の黒色樹脂やカーボンブラック
等を混合させて形成すればよく、その積層でもよい。
Although the top emission light emitting display module is shown in FIG. 9, it may be a bottom emission structure, of course, a double emission structure in which light is emitted from both the upper surface and the lower surface by changing the configuration of the light emitting element and the arrangement of the external circuit board. In the case of a top emission type structure, an insulating layer serving as a partition wall may be colored and used as a black matrix. The partition walls can be formed by a droplet discharge method, and may be formed by mixing a resin material such as polyimide with a pigment-based black resin, carbon black, or the like, or may be a laminate thereof.

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

TFT基板2800において、画素部が形成された側にシール材や接着性の樹脂を用い
て樹脂フィルムを貼り付けて封止構造を形成してもよい。本実施の形態では、ガラス基板
を用いるガラス封止を示したが、樹脂による樹脂封止、プラスチックによるプラスチック
封止、フィルムによるフィルム封止、など様々な封止方法を用いることができる。樹脂フ
ィルムの表面には水蒸気の透過を防止するガスバリア膜を設けておくと良い。フィルム封
止構造とすることで、さらなる薄型化及び軽量化を図ることができる。
In the TFT substrate 2800, a sealing structure may be formed by attaching a resin film to the side where the pixel portion is formed using a sealing material or an adhesive resin. Although glass sealing using a glass substrate is described in this embodiment mode, various sealing methods such as resin sealing using a resin, plastic sealing using a plastic, and film sealing using a film can be used. A gas barrier film for preventing the permeation of water vapor may be provided on the surface of the resin film. By adopting a film sealing structure, further reduction in thickness and weight can be achieved.

本実施の形態では、TFT2802、TFT2803において、化合物半導体である
酸化物半導体材料を用い、半導体層とソース電極層及びドレイン電極層との間に介在する
バッファ層によって、半導体層とソース電極層及びドレイン電極層との導電性は向上し、
電気的に良好な接続を行うことができる。従って薄膜トランジスタの電気的特性が向上し
、高性能の半導体装置、表示装置を作製することができる。
In this embodiment, in the TFT 2802 and the TFT 2803, an oxide semiconductor material that is a compound semiconductor is used, and the semiconductor layer, the source electrode layer, and the drain are formed by a buffer layer interposed between the semiconductor layer, the source electrode layer, and the drain electrode layer. The conductivity with the electrode layer is improved,
A good electrical connection can be made. Accordingly, the electrical characteristics of the thin film transistor are improved, and a high-performance semiconductor device or display device can be manufactured.

酸化物半導体のような化合物半導体は、他のシリコンや有機半導体材料などの半導体
材料と比較して、材料が安価であり作製工程も複雑化しないため、低コストで半導体装置
を作製することができる。また、酸化物半導体のような透明な半導体材料は可視光の吸収
が少ないため、半導体層のチャネル部分に光が入射しても不要な光励起キャリアが発生し
ない、耐光性の優れた薄膜トランジスタとすることができる。従って、高速動作を行うこ
とができる高性能、かつ高信頼性の半導体装置、表示装置を作製することもできる。
Compared with other semiconductor materials such as silicon and organic semiconductor materials, a compound semiconductor such as an oxide semiconductor is less expensive and does not complicate the manufacturing process, so that a semiconductor device can be manufactured at low cost. . In addition, since a transparent semiconductor material such as an oxide semiconductor has little absorption of visible light, a thin film transistor with excellent light resistance in which unnecessary photoexcited carriers are not generated even when light enters the channel portion of the semiconductor layer. Can do. Therefore, a high-performance and high-reliability semiconductor device or display device that can operate at high speed can be manufactured.

本実施の形態は、実施の形態1乃至4、実施の形態6乃至9とそれぞれ組み合わせて
用いることが可能である。
This embodiment mode can be used in combination with each of Embodiment Modes 1 to 4 and Embodiments 6 to 9.

(実施の形態11)
本実施の形態を図16(A)及び図16(B)を用いて説明する。図16(A)、図
16(B)は、本発明を適用して作製されるTFT基板2600を用いて液晶表示モジュ
ールを構成する一例を示している。
(Embodiment 11)
This embodiment will be described with reference to FIGS. 16A and 16B. FIGS. 16A and 16B illustrate an example in which a liquid crystal display module is formed using a TFT substrate 2600 manufactured by applying the present invention.

図16(A)は液晶表示モジュールの一例であり、TFT基板2600と対向基板2
601がシール材2602により固着され、その間に画素部2603と液晶層2604が
設けられ表示領域を形成している。着色層2605はカラー表示を行う場合に必要であり
、RGB方式の場合は、赤、緑、青の各色に対応した着色層が各画素に対応して設けられ
ている。TFT基板2600と対向基板2601の外側には偏光板2606、2607、
レンズフィルム2613が配設されている。光源は冷陰極管2610と反射板2611に
より構成され、回路基板2612は、配線回路2608とフレキシブル配線基板2609
によりTFT基板2600と接続され、コントロール回路や電源回路などの外部回路が組
みこまれている。液晶表示モジュールには、TN(Twisted Nematic)モ
ード、IPS(In−Plane−Switching)モード、MVA(Multi−
domain Vertical Alignment)モード、ASM(Axiall
y Symmetric aligned Micro−cell)モード、OCBモー
ドなどを用いることができる。
FIG. 16A shows an example of a liquid crystal display module, which includes a TFT substrate 2600 and a counter substrate 2.
601 is fixed by a sealant 2602, and a pixel portion 2603 and a liquid crystal layer 2604 are provided therebetween to form a display region. The colored layer 2605 is necessary for color display. In the case of the RGB method, a colored layer corresponding to each color of red, green, and blue is provided corresponding to each pixel. On the outside of the TFT substrate 2600 and the counter substrate 2601, polarizing plates 2606, 2607,
A lens film 2613 is provided. The light source includes a cold cathode tube 2610 and a reflection plate 2611, and the circuit board 2612 includes a wiring circuit 2608 and a flexible wiring board 2609.
Is connected to the TFT substrate 2600, and external circuits such as a control circuit and a power supply circuit are incorporated. Liquid crystal display modules include TN (Twisted Nematic) mode, IPS (In-Plane-Switching) mode, MVA (Multi-
domain Vertical Alignment mode, ASM (Axial)
(y Symmetric aligned Micro-cell) mode, OCB mode, etc. can be used.

なかでも、本発明で作製する表示装置は高速応答が可能なOCBモードを用いること
でより高性能化することができる。図16(B)は図16(A)の液晶表示モジュールに
OCBモードを適用した一例であり、FS−LCD(Field sequential
−LCD)となっている。FS−LCDは、1フレーム期間に赤色発光と緑色発光と青色
発光をそれぞれ行うものであり、時間分割を用いて画像を合成しカラー表示を行うことが
可能である。また、各発光を発光ダイオードまたは冷陰極管等で行うので、カラーフィル
タが不要である。よって、3原色のカラーフィルタを並べる必要がないため同じ面積で9
倍の画素を表示できる。一方、1フレーム期間に3色の発光を行うため、液晶の高速な応
答が求められる。本発明の表示装置に、FS方式、及びOCBモードを適用すると、一層
高性能で高画質な表示装置、また液晶テレビジョン装置を完成させることができる。
In particular, a display device manufactured according to the present invention can have higher performance by using an OCB mode capable of high-speed response. FIG. 16B is an example in which the OCB mode is applied to the liquid crystal display module of FIG. 16A, and an FS-LCD (Field sequential) is shown.
-LCD). The FS-LCD emits red light, green light, and blue light in one frame period, and can perform color display by combining images using time division. Further, since each light emission is performed by a light emitting diode or a cold cathode tube, a color filter is unnecessary. Therefore, since it is not necessary to arrange the color filters of the three primary colors, the same area can be used.
Double pixels can be displayed. On the other hand, since three colors of light are emitted in one frame period, a high-speed response of the liquid crystal is required. When the FS mode and the OCB mode are applied to the display device of the present invention, a display device or a liquid crystal television device with higher performance and higher image quality can be completed.

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

また、FS方式に対応するモードとして、高速動作が可能な強誘電性液晶(FLC:
Ferroelectric Liquid Crystal)を用いたHV−FLC、
SS−FLCなども用いることができる。OCBモードは粘度の比較的低いネマチック液
晶が用いられ、HV−FLC、SS−FLCには、スメクチック液晶が用いられるが、液
晶材料としては、FLC、ネマチック液晶、スメクチック液晶などの材料を用いることが
できる。
In addition, as a mode corresponding to the FS system, a ferroelectric liquid crystal (FLC: FLC) capable of high-speed operation.
HV-FLC using Ferroelectric Liquid Crystal),
SS-FLC can also be used. In the OCB mode, nematic liquid crystal having a relatively low viscosity is used, and smectic liquid crystal is used in HV-FLC and SS-FLC, and materials such as FLC, nematic liquid crystal, and smectic liquid crystal may be used as the liquid crystal material. it can.

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

図16(B)の液晶表示モジュールは透過型の液晶表示モジュールを示しており、光
源として赤色光源2910a、緑色光源2910b、青色光源2910cが設けられてい
る。光源は赤色光源2910a、緑色光源2910b、青色光源2910cのそれぞれオ
ンオフを制御するために、制御部2912が設置されている。制御部2912によって、
各色の発光は制御され、液晶に光は入射し、時間分割を用いて画像を合成し、カラー表示
が行われる。
The liquid crystal display module in FIG. 16B is a transmissive liquid crystal display module, and a red light source 2910a, a green light source 2910b, and a blue light source 2910c are provided as light sources. The light source is provided with a controller 2912 for controlling on / off of the red light source 2910a, the green light source 2910b, and the blue light source 2910c. By the control unit 2912,
Light emission of each color is controlled, light is incident on the liquid crystal, an image is synthesized using time division, and color display is performed.

本実施の形態では、半導体層に化合物半導体である酸化物半導体材料を用い、半導体
層とソース電極層及びドレイン電極層との間に介在するバッファ層によって、半導体層と
ソース電極層及びドレイン電極層との導電性は向上し、電気的に良好な接続を行うことが
できる。従って薄膜トランジスタの電気的特性が向上し、高性能の半導体装置、表示装置
を作製することができる。
In this embodiment, an oxide semiconductor material that is a compound semiconductor is used for a semiconductor layer, and the semiconductor layer, the source electrode layer, and the drain electrode layer are separated by a buffer layer interposed between the semiconductor layer, the source electrode layer, and the drain electrode layer. The conductivity is improved, and an excellent electrical connection can be made. Accordingly, the electrical characteristics of the thin film transistor are improved, and a high-performance semiconductor device or display device can be manufactured.

酸化物半導体のような化合物半導体は、他のシリコンや有機半導体材料などの半導体
材料と比較して、材料が安価であり作製工程も複雑化しないため、低コストで半導体装置
を作製することができる。また、酸化物半導体のような透明な半導体材料は可視光の吸収
が少ないため、半導体層のチャネル部分に光が入射しても不要な光励起キャリアが発生し
ない、耐光性の優れた薄膜トランジスタとすることができる。従って、高速動作を行うこ
とができる高性能、かつ高信頼性の半導体装置、表示装置を作製することもできる。
Compared with other semiconductor materials such as silicon and organic semiconductor materials, a compound semiconductor such as an oxide semiconductor is less expensive and does not complicate the manufacturing process, so that a semiconductor device can be manufactured at low cost. . In addition, since a transparent semiconductor material such as an oxide semiconductor has little absorption of visible light, a thin film transistor with excellent light resistance in which unnecessary photoexcited carriers are not generated even when light enters the channel portion of the semiconductor layer. Can do. Therefore, a high-performance and high-reliability semiconductor device or display device that can operate at high speed can be manufactured.

本実施の形態は、実施の形態1乃至3、実施の形態5、実施の形態7、実施の形態8
とそれぞれ組み合わせて用いることが可能である。
In this embodiment, the first to third embodiments, the fifth embodiment, the seventh embodiment, and the eighth embodiment.
Can be used in combination with each other.

(実施の形態12)
本発明によって形成される表示装置によって、テレビジョン装置を完成させることが
できる。図20はテレビジョン装置の主要な構成を示すブロック図を示している。表示パ
ネルには、図17(A)で示すような構成として画素部601のみが形成されて走査線側
駆動回路603と信号線側駆動回路602とが、図18(B)のようなTAB方式により
実装される場合と、図18(A)のようなCOG方式により実装される場合と、図17(
B)に示すようにTFTを形成し、画素部601と走査線側駆動回路603を基板上に一
体形成し信号線側駆動回路602を別途ドライバICとして実装する場合、また図17(
C)で示すように画素部601と信号線側駆動回路602と走査線側駆動回路603を基
板上に一体形成する場合などがあるが、どのような形態としても良い。
(Embodiment 12)
A television device can be completed with the display device formed according to the present invention. FIG. 20 is a block diagram illustrating a main configuration of the television device. In the display panel, only the pixel portion 601 is formed as shown in FIG. 17A, and the scan line side driver circuit 603 and the signal line side driver circuit 602 have a TAB method as shown in FIG. , A case where it is mounted by the COG method as shown in FIG.
As shown in FIG. 17B, when a TFT is formed, the pixel portion 601 and the scanning line side driver circuit 603 are integrally formed on the substrate, and the signal line side driver circuit 602 is separately mounted as a driver IC.
As shown in C), the pixel portion 601, the signal line side driver circuit 602, and the scanning line side driver circuit 603 may be integrally formed on the substrate, but any form may be employed.

その他の外部回路の構成として、映像信号の入力側では、チューナ604で受信した
信号のうち、映像信号を増幅する映像信号増幅回路605と、そこから出力される信号を
赤、緑、青の各色に対応した色信号に変換する映像信号処理回路606と、その映像信号
をドライバICの入力仕様に変換するためのコントロール回路607などからなっている
。コントロール回路607は、走査線側と信号線側にそれぞれ信号が出力する。デジタル
駆動する場合には、信号線側に信号分割回路608を設け、入力デジタル信号をm個に分
割して供給する構成としても良い。
As other external circuit configurations, on the input side of the video signal, among the signals received by the tuner 604, the video signal amplifier circuit 605 that amplifies the video signal, and the signals output from the video signal amplifier circuit 605 are red, green, and blue colors. And a control circuit 607 for converting the video signal into the input specification of the driver IC. The control circuit 607 outputs signals to the scanning line side and the signal line side, respectively. In the case of digital driving, a signal dividing circuit 608 may be provided on the signal line side and an input digital signal may be divided into m pieces and supplied.

チューナ604で受信した信号のうち、音声信号は、音声信号増幅回路609に送ら
れ、その出力は音声信号処理回路610を経てスピーカー613に供給される。制御回路
611は受信局(受信周波数)や音量の制御情報を入力部612から受け、チューナ60
4や音声信号処理回路610に信号を送出する。
Of the signals received by the tuner 604, the audio signal is sent to the audio signal amplification circuit 609, and the output is supplied to the speaker 613 through the audio signal processing circuit 610. The control circuit 611 receives control information on the receiving station (reception frequency) and volume from the input unit 612 and receives the tuner 60.
4 and the audio signal processing circuit 610.

これらの液晶表示モジュール、EL表示モジュールを、図21(A)、(B)に示すよ
うに、筐体に組みこんで、テレビジョン装置を完成させることができる。図9のようなE
L表示モジュールを用いると、ELテレビジョン装置を、図16(A)、図16(B)の
ような液晶表示モジュールを用いると、液晶テレビジョン装置を完成することができる。
表示モジュールにより主画面2003が形成され、その他付属設備としてスピーカー部2
009、操作スイッチなどが備えられている。このように、本発明によりテレビジョン装
置を完成させることができる。
These liquid crystal display modules and EL display modules can be assembled in a housing as shown in FIGS. 21A and 21B to complete a television device. E as shown in FIG.
When the L display module is used, the EL television device can be completed. When the liquid crystal display module as shown in FIGS. 16A and 16B is used, the liquid crystal television device can be completed.
A main screen 2003 is formed by the display module, and the speaker unit 2 is provided as other accessory equipment.
009, an operation switch and the like are provided. Thus, a television device can be completed according to the present invention.

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

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

図21(B)は例えば20〜80インチの大型の表示部を有するテレビジョン装置であ
り、筐体2010、表示部2011、操作部であるリモコン装置2012、スピーカー部
2013等を含む。本発明は、表示部2011の作製に適用される。図21(B)のテレ
ビジョン装置は、壁かけ型となっており、設置するスペースを広く必要としない。
FIG. 21B illustrates a television device having a large display portion of 20 to 80 inches, for example, which includes a housing 2010, a display portion 2011, a remote control device 2012 that is an operation portion, a speaker portion 2013, and the like. The present invention is applied to manufacture of the display portion 2011. The television device in FIG. 21B is a wall-hanging type and does not require a large installation space.

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

本発明を適用したテレビジョン装置は、高速動作を行うことができ、高性能、かつ高
信頼性とすることができる。また、低コストで作製することができるため、鉄道の駅や空
港などにおける情報表示盤や、街頭における広告表示盤など消耗や劣化が早い屋外のよう
な環境で使用し、頻繁に取り替えが必要である場合、低価格で購入することができるので
よい。
A television device to which the present invention is applied can perform high-speed operation, and can have high performance and high reliability. In addition, because it can be manufactured at low cost, it can be used in outdoor environments such as information display panels at railway stations and airports, and advertisement display panels in the street, where wear and deterioration are fast, and frequent replacement is required. In some cases, it can be purchased at a low price.

酸化物半導体のような化合物半導体は、他のシリコンや有機半導体材料などの半導体
材料と比較して、材料が安価であり作製工程も複雑化しないため、低コストで半導体装置
を作製することができる。また、酸化物半導体のような透明な半導体材料は可視光の吸収
が少ないため、半導体層のチャネル部分に光が入射しても不要な光励起キャリアが発生し
ない、耐光性の優れた薄膜トランジスタとすることができる。従って、高速動作を行うこ
とができる高性能、かつ高信頼性の半導体装置、表示装置を作製することもできる。
Compared with other semiconductor materials such as silicon and organic semiconductor materials, a compound semiconductor such as an oxide semiconductor is less expensive and does not complicate the manufacturing process, so that a semiconductor device can be manufactured at low cost. . In addition, since a transparent semiconductor material such as an oxide semiconductor has little absorption of visible light, a thin film transistor with excellent light resistance in which unnecessary photoexcited carriers are not generated even when light enters the channel portion of the semiconductor layer. Can do. Therefore, a high-performance and high-reliability semiconductor device or display device that can operate at high speed can be manufactured.

(実施の形態13)
本発明を適用して、様々な表示装置を作製することができる。即ち、それら表示装置を
表示部に組み込んだ様々な電子機器に本発明を適用できる。
(Embodiment 13)
Various display devices can be manufactured by applying the present invention. That is, the present invention can be applied to various electronic devices in which these display devices are incorporated in a display portion.

その様な電子機器としては、ビデオカメラ、デジタルカメラ等のカメラ、プロジェクタ
ー、ヘッドマウントディスプレイ(ゴーグル型ディスプレイ)、カーナビゲーション、カ
ーステレオ、パーソナルコンピュータ、ゲーム機器、携帯情報端末(モバイルコンピュー
タ、携帯電話または電子書籍等)、記録媒体を備えた画像再生装置(具体的にはDigital
Versatile Disc(DVD)等の記録媒体を再生し、その画像を表示しうるディスプレイを
備えた装置)などが挙げられる。それらの例を図22に示す。
Such electronic devices include cameras such as video cameras and digital cameras, projectors, head mounted displays (goggles type displays), car navigation systems, car stereos, personal computers, game machines, personal digital assistants (mobile computers, mobile phones or E-books) and image playback devices equipped with recording media (specifically Digital
And a device equipped with a display capable of reproducing a recording medium such as a Versatile Disc (DVD) and displaying the image thereof. Examples thereof are shown in FIG.

本発明は、図22(A)乃至(E)の電子機器の表示部に用いることができる。実施
の形態4で示す発光表示装置、それを有する実施の形態10で示す発光表示モジュール、
実施の形態5で示す液晶表示装置、それを有する実施の形態11で示す液晶表示モジュー
ルを用いて、表示部(発光素子を用いて表示を行う表示部、又は液晶素子を用いて表示を
行う表示部)を形成することができる。上記実施の形態で述べたとおり、本発明を適用す
ると、低コストで歩留まり良く表示部を形成することができる。また、作製される電子機
器の高性能化、かつ高信頼性化も可能となる。
The present invention can be used for the display portion of the electronic device shown in FIGS. The light-emitting display device shown in Embodiment 4, the light-emitting display module shown in Embodiment 10 having the same,
A display portion (a display portion that performs display using a light-emitting element or a display that performs display using a liquid crystal element) includes the liquid crystal display device described in Embodiment 5 and the liquid crystal display module illustrated in Embodiment 11 that includes the liquid crystal display device. Part) can be formed. As described in the above embodiment mode, when the present invention is applied, a display portion can be formed with low yield and high yield. In addition, the manufactured electronic device can have high performance and high reliability.

図22(A)は、パーソナルコンピュータであり、本体2101、筐体2102、表示
部2103、キーボード2104、外部接続ポート2105、ポインティングマウス21
06等を含む。本発明は、表示部2103の作製に適用でき、高性能化、かつ高信頼性化
が可能となる。また、表示部において高開口率とすることができるため、小型の電子機器
の表示部に搭載する場合でも、鮮明で明るい表示を楽しむことができる。
FIG. 22A illustrates a personal computer, which includes a main body 2101, a housing 2102, a display portion 2103, a keyboard 2104, an external connection port 2105, and a pointing mouse 21.
Including 06. The present invention can be applied to manufacture of the display portion 2103, and high performance and high reliability can be achieved. Further, since a high aperture ratio can be obtained in the display portion, a clear and bright display can be enjoyed even when the display portion is mounted on a display portion of a small electronic device.

図22(B)は記録媒体を備えた画像再生装置(具体的にはDVD再生装置)であり、
本体2201、筐体2202、表示部A2203、表示部B2204、記録媒体(DVD
等)読み込み部2205、操作キー2206、スピーカー部2207等を含む。表示部A
2203は主として画像情報を表示し、表示部B2204は主として文字情報を表示する
が、本発明は、これら表示部A2203、表示部B2204の作製に適用でき、高性能化
、かつ高信頼性化が可能となる。また、表示部において高開口率とすることができるため
、小型の電子機器の表示部に搭載する場合でも、鮮明で明るい表示を楽しむことができる
FIG. 22B shows an image reproducing device (specifically, a DVD reproducing device) provided with a recording medium.
A main body 2201, a housing 2202, a display portion A 2203, a display portion B 2204, a recording medium (DVD
Etc.) A reading unit 2205, an operation key 2206, a speaker unit 2207, and the like are included. Display part A
2203 mainly displays image information, and the display portion B2204 mainly displays character information. However, the present invention can be applied to the production of the display portion A2203 and the display portion B2204, and can have high performance and high reliability. It becomes. Further, since a high aperture ratio can be obtained in the display portion, a clear and bright display can be enjoyed even when the display portion is mounted on a display portion of a small electronic device.

図22(C)は携帯電話であり、本体2301、音声出力部2302、音声入力部230
3、表示部2304、操作スイッチ2305、アンテナ2306等を含む。本発明により
作製される表示装置を表示部2304に適用することで、高性能化、かつ高信頼性化が可
能となる。また、表示部において高開口率とすることができるため、小型の電子機器の表
示部に搭載する場合でも、鮮明で明るい表示を楽しむことができる。
FIG. 22C illustrates a mobile phone, which includes a main body 2301, an audio output unit 2302, and an audio input unit 230.
3, a display portion 2304, an operation switch 2305, an antenna 2306, and the like. By applying the display device manufactured according to the present invention to the display portion 2304, high performance and high reliability can be achieved. Further, since a high aperture ratio can be obtained in the display portion, a clear and bright display can be enjoyed even when the display portion is mounted on a display portion of a small electronic device.

図22(D)はビデオカメラであり、本体2401、表示部2402、筐体2403、
外部接続ポート2404、リモコン受信部2405、受像部2406、バッテリー240
7、音声入力部2408、操作キー2409等を含む。本発明は、表示部2402に適用
することができる。本発明により作製される表示装置を表示部2304に適用することで
、高性能化、かつ高信頼性化が可能となる。また、表示部において高開口率とすることが
できるため、小型の電子機器の表示部に搭載する場合でも、鮮明で明るい表示を楽しむこ
とができる。
FIG. 22D illustrates a video camera, which includes a main body 2401, a display portion 2402, a housing 2403,
External connection port 2404, remote control receiver 2405, image receiver 2406, battery 240
7, voice input unit 2408, operation key 2409, and the like. The present invention can be applied to the display portion 2402. By applying the display device manufactured according to the present invention to the display portion 2304, high performance and high reliability can be achieved. Further, since a high aperture ratio can be obtained in the display portion, a clear and bright display can be enjoyed even when the display portion is mounted on a display portion of a small electronic device.

図22(E)はデジタルプレーヤーであり、本体2501、表示部2502、操作キー
2503、記録媒体2504、電気信号を音響信号に変換する小型の装置であるイヤホン
2506等を含む。図22(E)で示すデジタルプレーヤーは、音声(音楽)、映像の記
録、再生を行う機能を有し、記録媒体2504にはフラッシュメモリを用い20〜200
ギガバイトの容量を有している。本発明は、表示部2502に適用することができる。本
発明により作製される表示装置を表示部2304に適用することで、高性能化、かつ高信
頼性化が可能となる。また、表示部において高開口率とすることができるため、小型の電
子機器の表示部に搭載する場合でも、鮮明で明るい表示を楽しむことができる。
FIG. 22E illustrates a digital player, which includes a main body 2501, a display portion 2502, operation keys 2503, a recording medium 2504, an earphone 2506 that is a small device for converting an electrical signal into an acoustic signal, and the like. A digital player shown in FIG. 22E has a function of recording and reproducing sound (music) and video, and a flash memory is used as a recording medium 2504.
Has a gigabyte capacity. The present invention can be applied to the display portion 2502. By applying the display device manufactured according to the present invention to the display portion 2304, high performance and high reliability can be achieved. Further, since a high aperture ratio can be obtained in the display portion, a clear and bright display can be enjoyed even when the display portion is mounted on a display portion of a small electronic device.

(実施の形態14)
本発明によりプロセッサ回路を有するチップ(無線チップ、無線プロセッサ、無線メモ
リ、無線タグともよぶ)として機能する半導体装置を形成することができる。本発明の半
導体装置の用途は広範にわたるが、例えば、紙幣、硬貨、有価証券類、証書類、無記名債
券類、包装用容器類、書籍類、記録媒体、身の回り品、乗物類、食品類、衣類、保健用品
類、生活用品類、薬品類及び電子機器等に設けて使用することができる。
(Embodiment 14)
According to the present invention, a semiconductor device functioning as a chip having a processor circuit (also referred to as a wireless chip, a wireless processor, a wireless memory, or a wireless tag) can be formed. The semiconductor device of the present invention has a wide range of uses, such as banknotes, coins, securities, certificates, bearer bonds, packaging containers, books, recording media, personal items, vehicles, foods, clothing It can be used in health supplies, daily necessities, medicines and electronic devices.

上記実施の形態(特に実施の形態1乃至3)で示す半導体装置は、低コストで作製する
ことができるため、その半導体装置を用いたプロセッサ回路を有するチップも低コストで
作製することができる。この場合、医療分野、食料品分野で衛生面考慮する場合など、使
い捨て(再利用できない)プロセッサ回路を有するチップを低価格で提供することができ
る。また、本発明を用いると、透光性を有する透明な半導体装置を作製することも可能な
ため、上記のような様々な物品にプロセッサ回路を有するチップを設けても、部品の外観
の邪魔とならず、美感を損なわない効果がある。
Since the semiconductor device described in any of the above embodiments (particularly, Embodiments 1 to 3) can be manufactured at low cost, a chip including a processor circuit using the semiconductor device can also be manufactured at low cost. In this case, a chip having a disposable (non-reusable) processor circuit can be provided at a low price, for example, when hygiene is taken into consideration in the medical field or food field. In addition, when the present invention is used, a transparent semiconductor device having a light-transmitting property can be manufactured. Therefore, even if a chip having a processor circuit is provided in various articles as described above, the appearance of the component is disturbed. There is an effect that does not impair the beauty.

紙幣、硬貨とは、市場に流通する金銭であり、特定の地域で貨幣と同じように通用する
もの(金券)、記念コイン等を含む。有価証券類とは、小切手、証券、約束手形等を指し
、プロセッサ回路を有するチップ190を設けることができる(図24(A)参照)。証
書類とは、運転免許証、住民票等を指し、プロセッサ回路を有するチップ191を設ける
ことができる(図24(B)参照)。身の回り品とは、鞄、眼鏡等を指し、プロセッサ回
路を有するチップ197を設けることができる(図24(C)参照)。無記名債券類とは
、切手、おこめ券、各種ギフト券等を指す。包装用容器類とは、お弁当等の包装紙、ペッ
トボトル等を指し、プロセッサ回路を有するチップ193を設けることができる(図24
(D)参照)。書籍類とは、書物、本等を指し、プロセッサ回路を有するチップ194を
設けることができる(図24(E)参照)。記録媒体とは、DVDソフト、ビデオテープ
等を指、プロセッサ回路を有するチップ195を設けることができる(図24(F)参照
)。乗物類とは、自転車等の車両、船舶等を指し、プロセッサ回路を有するチップ196
を設けることができる(図24(G)参照)。食品類とは、食料品、飲料等を指す。衣類
とは、衣服、履物等を指す。保健用品類とは、医療器具、健康器具等を指す。生活用品類
とは、家具、照明器具等を指す。薬品類とは、医薬品、農薬等を指す。電子機器とは、液
晶表示装置、EL表示装置、テレビジョン装置(テレビ受像機、薄型テレビ受像機)、携
帯電話等を指す。
Banknotes and coins are money that circulates in the market, and include those that are used in the same way as money in a specific area (cash vouchers), commemorative coins, and the like. Securities refer to checks, securities, promissory notes, and the like, and can be provided with a chip 190 including a processor circuit (see FIG. 24A). The certificate refers to a driver's license, a resident's card, and the like, and a chip 191 including a processor circuit can be provided (see FIG. 24B). Personal belongings refer to bags, glasses, and the like, and can be provided with a chip 197 including a processor circuit (see FIG. 24C). Bearer bonds refer to stamps, gift cards, and various gift certificates. Packaging containers refer to wrapping paper such as lunch boxes, plastic bottles, and the like, and can be provided with a chip 193 having a processor circuit (FIG. 24).
(See (D)). Books refer to books, books, and the like, and can be provided with a chip 194 including a processor circuit (see FIG. 24E). A recording medium refers to DVD software, a video tape, or the like, and can be provided with a chip 195 including a processor circuit (see FIG. 24F). The vehicles refer to vehicles such as bicycles, ships, etc., and a chip 196 having a processor circuit.
Can be provided (see FIG. 24G). Foods refer to food products, beverages, and the like. Clothing refers to clothing, footwear, and the like. Health supplies refer to medical equipment, health equipment, and the like. Livingware refers to furniture, lighting equipment, and the like. Chemicals refer to pharmaceuticals, agricultural chemicals, and the like. Electronic devices refer to liquid crystal display devices, EL display devices, television devices (TV receivers, flat-screen TV receivers), mobile phones, and the like.

紙幣、硬貨、有価証券類、証書類、無記名債券類等にプロセッサ回路を有するチップ
を設けることにより、偽造を防止することができる。また、包装用容器類、書籍類、記録
媒体等、身の回り品、食品類、生活用品類、電子機器等にプロセッサ回路を有するチップ
を設けることにより、検品システムやレンタル店のシステムなどの効率化を図ることがで
きる。乗物類、保健用品類、薬品類等にプロセッサ回路を有するチップを設けることによ
り、偽造や盗難の防止、薬品類ならば、薬の服用の間違いを防止することができる。プロ
セッサ回路を有するチップの設け方としては、物品の表面に貼ったり、物品に埋め込んだ
りして設ける。例えば、本ならば紙に埋め込んだり、有機樹脂からなるパッケージなら当
該有機樹脂に埋め込んだりするとよい。
Forgery can be prevented by providing a chip having a processor circuit on bills, coins, securities, certificates, bearer bonds, and the like. In addition, by installing chips with processor circuits in personal items such as packaging containers, books, recording media, personal items, foods, daily necessities, electronic devices, etc., the efficiency of inspection systems and rental store systems can be improved. Can be planned. By providing a chip having a processor circuit to vehicles, health supplies, medicines, and the like, counterfeiting and theft can be prevented, and medicines can prevent mistakes in taking medicine. As a method for providing a chip having a processor circuit, the chip is provided on the surface of an article or embedded in the article. For example, a book may be embedded in paper, and a package made of an organic resin may be embedded in the organic resin.

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

本発明より形成することが可能なプロセッサ回路を有するチップの構造について図2
3を用いて説明する。プロセッサ回路を有するチップは、薄膜集積回路9303及びそれ
に接続されるアンテナ9304とで形成される。また、薄膜集積回路及びアンテナは、カ
バー材9301、9302により挟持される。薄膜集積回路9303は、接着剤を用いて
カバー材に接着してもよい。図23においては、薄膜集積回路9303の一方が、接着剤
9320を介してカバー材9301に接着されている。
2 shows a structure of a chip having a processor circuit that can be formed according to the present invention.
3 will be described. A chip having a processor circuit is formed of a thin film integrated circuit 9303 and an antenna 9304 connected thereto. Further, the thin film integrated circuit and the antenna are sandwiched between cover materials 9301 and 9302. The thin film integrated circuit 9303 may be bonded to the cover material with an adhesive. In FIG. 23, one thin film integrated circuit 9303 is bonded to a cover material 9301 with an adhesive 9320 interposed therebetween.

薄膜集積回路9303は、剥離工程により剥離してカバー材に設ける。本実施の形態に
おける薄膜トランジスタは、チャネル保護型の逆スタガ型薄膜トランジスタである。本実
施の形態の薄膜トランジスタは、半導体層9323a及び半導体層9323bに化合物半
導体である酸化物半導体層を用いる。ソース電極層又はドレイン電極層9324aと半導
体層9323aとの間にはバッファ層9321aが設けられ、ソース電極層又はドレイン
電極層9324bと半導体層9323aとの間にはバッファ層9321bが設けられてい
る。同様に、ソース電極層又はドレイン電極層9325aと半導体層9323bとの間に
はバッファ層9322aが設けられ、ソース電極層又はドレイン電極層9325bと半導
体層9323bとの間にはバッファ層9322bが設けられている。バッファ層9321
a、バッファ層9321b、バッファ層9322a及びバッファ層9322bは、導電性
を有し、有機化合物及び無機化合物を含む層である。よって、バッファ層9321a、バ
ッファ層9321b、バッファ層9322a及びバッファ層9322bにより、ソース電
極層又はドレイン電極層9324a及び半導体層9323a、ソース電極層又はドレイン
電極層9324b及び半導体層9323a、ソース電極層又はドレイン電極層9325a
及び半導体層9323b、ソース電極層又はドレイン電極層9325b及び半導体層93
23bはそれぞれ接触抵抗が低くなり、良好な電気的な接続を行うことができる。従って
薄膜トランジスタの電気的特性が向上し、高性能の半導体装置、表示装置を作製すること
ができる。また、バッファ層9321a及びバッファ層9321bと、バッファ層932
2a及びバッファ層9322bとは必要とされる電気的特性を薄膜トランジスタに付与で
きるような材料をそれぞれ用いて形成されている。また、薄膜集積回路9303に用いら
れる半導体素子はこれに限定されず、例えば、TFTの他に、記憶素子、ダイオード、光
電変換素子、抵抗素子、コイル、容量素子、インダクタなども用いることができる。
The thin film integrated circuit 9303 is peeled off by a peeling step and provided on the cover material. The thin film transistor in this embodiment is a channel protection type inverted staggered thin film transistor. In the thin film transistor of this embodiment, an oxide semiconductor layer that is a compound semiconductor is used for the semiconductor layers 9323a and 9323b. A buffer layer 9321a is provided between the source or drain electrode layer 9324a and the semiconductor layer 9323a, and a buffer layer 9321b is provided between the source or drain electrode layer 9324b and the semiconductor layer 9323a. Similarly, a buffer layer 9322a is provided between the source or drain electrode layer 9325a and the semiconductor layer 9323b, and a buffer layer 9322b is provided between the source or drain electrode layer 9325b and the semiconductor layer 9323b. ing. Buffer layer 9321
a, the buffer layer 9321b, the buffer layer 9322a, and the buffer layer 9322b are conductive layers that include an organic compound and an inorganic compound. Therefore, the buffer layer 9321a, the buffer layer 9321b, the buffer layer 9322a, and the buffer layer 9322b can be a source or drain electrode layer 9324a and a semiconductor layer 9323a, a source or drain electrode layer 9324b and a semiconductor layer 9323a, and a source or drain electrode. Electrode layer 9325a
The semiconductor layer 9323b, the source or drain electrode layer 9325b, and the semiconductor layer 93.
Each contact 23b has a low contact resistance, and a good electrical connection can be made. Accordingly, the electrical characteristics of the thin film transistor are improved, and a high-performance semiconductor device or display device can be manufactured. In addition, the buffer layer 9321a and the buffer layer 9321b, and the buffer layer 932
2a and the buffer layer 9322b are formed using materials capable of imparting necessary electrical characteristics to the thin film transistor. Further, a semiconductor element used for the thin film integrated circuit 9303 is not limited thereto, and for example, a memory element, a diode, a photoelectric conversion element, a resistance element, a coil, a capacitor element, an inductor, or the like can be used in addition to the TFT.

図23で示すように、薄膜集積回路9303のTFT上には層間絶縁膜9311が形成
され、層間絶縁膜9311を介してTFTに接続するアンテナ9304が形成される。ま
た、層間絶縁膜9311及びアンテナ9304上には、窒化珪素膜等からなるバリア膜9
312が形成されている。
As shown in FIG. 23, an interlayer insulating film 9311 is formed over the TFT of the thin film integrated circuit 9303, and an antenna 9304 connected to the TFT through the interlayer insulating film 9311 is formed. On the interlayer insulating film 9311 and the antenna 9304, the barrier film 9 made of a silicon nitride film or the like is used.
312 is formed.

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

カバー材9301、9302は、フィルム(ポリプロピレン、ポリエステル、ビニル、
ポリフッ化ビニル、塩化ビニルなどからなる)、繊維質な材料からなる紙、基材フィルム
(ポリエステル、ポリアミド、無機蒸着フィルム、紙類等)と、接着性合成樹脂フィルム
(アクリル系合成樹脂、エポキシ系合成樹脂等)との積層フィルムなどを用いることが好
ましい。フィルムは、熱圧着により、被処理体と接着、貼り合わせ処理が行われ、フィル
ムの最表面に設けられた接着層か、又は最外層に設けられた層(接着層ではない)を加熱
処理によって溶かし、加圧により接着する。
Cover materials 9301 and 9302 are films (polypropylene, polyester, vinyl,
(Made of polyvinyl fluoride, vinyl chloride, etc.), paper made of fibrous materials, base film (polyester, polyamide, inorganic vapor deposition film, paper, etc.), and adhesive synthetic resin film (acrylic synthetic resin, epoxy type) A laminated film with a synthetic resin or the like is preferably used. The film is bonded and bonded to the object by thermocompression bonding, and the adhesive layer provided on the outermost surface of the film or the layer provided on the outermost layer (not the adhesive layer) is subjected to heat treatment. Melt and bond with pressure.

また、カバー材に紙、繊維、カーボングラファイト等の焼却無公害素材を用いることに
より、使用済みプロセッサ回路を有するチップの焼却、又は裁断することが可能である。
また、これらの材料を用いたプロセッサ回路を有するチップは、焼却しても有毒ガスを発
生しないため、無公害である。
Further, by using an incineration-free pollution material such as paper, fiber, carbon graphite or the like for the cover material, it is possible to incinerate or cut a chip having a used processor circuit.
Further, a chip having a processor circuit using these materials does not generate toxic gas even if it is incinerated, and is therefore pollution-free.

なお、図23では、接着剤9320を介してカバー材9301にプロセッサ回路を有
するチップを設けているが、カバー材9301の代わりに、物品にプロセッサ回路を有す
るチップを貼付けて、使用しても良い。
In FIG. 23, a chip having a processor circuit is provided on the cover material 9301 through an adhesive 9320. However, instead of the cover material 9301, a chip having a processor circuit may be attached to an article. .

(実施の形態15)
本実施の形態として実施の形態1乃至3に記載の半導体装置を、可撓性を有する表示装
置に適用した例について図26を参照しながら示す。
(Embodiment 15)
As an example of this embodiment, an example in which the semiconductor device described in any of Embodiments 1 to 3 is applied to a flexible display device is described with reference to FIGS.

図26に示す本発明の表示装置は筐体に入っていても良く、本体610、画像を表示す
る画素部611、ドライバIC612、受信装置613、フィルムバッテリー614など
を含んでいる。ドライバICや受信装置などは半導体部品を用い実装しても良い。本発明
の表示装置は本体610を構成する材料をプラスチックやフィルムなど可撓性を有する材
料で形成する。
The display device of the present invention illustrated in FIG. 26 may be included in a housing, and includes a main body 610, a pixel portion 611 for displaying an image, a driver IC 612, a receiving device 613, a film battery 614, and the like. The driver IC and the receiving device may be mounted using semiconductor parts. In the display device of the present invention, a material constituting the main body 610 is formed of a flexible material such as a plastic or a film.

このような本発明の表示装置は開口率が高い表示装置であり、駆動電圧が小さく消費電
力も小さい。また、作製するべき要素が発光素子を用いた表示装置と比較して作製するべ
き要素が少ないため、簡便に歩留まりよく作製できる表示装置である。実施の形態1乃至
3で作製した本発明を適用した薄膜トランジスタを用いて画素部を形成することによって
さらに簡便に表示装置を作製でき、かつ信頼性を向上させることができる。
Such a display device of the present invention is a display device with a high aperture ratio, and has a low driving voltage and low power consumption. In addition, since the number of elements to be manufactured is smaller than that of a display device using a light-emitting element, the display device can be easily manufactured with high yield. By forming the pixel portion using the thin film transistor to which the present invention is applied which is manufactured in Embodiment Modes 1 to 3, a display device can be manufactured more easily and reliability can be improved.

また、このような表示装置は非常に軽く、可撓性を有していることから筒状に丸めるこ
とも可能であり、持ち運びに非常に有利な表示装置である。本発明の表示装置により大画
面の表示媒体を自由に持ち運びすることができる。
In addition, since such a display device is very light and flexible, it can be rolled into a cylindrical shape, and is a display device that is very advantageous to carry. The display device of the present invention can freely carry a large-screen display medium.

尚、図26に示した表示装置は、ナビゲーションシステム、音響再生装置(カーオーデ
ィオ、オーディオコンポ等)、パーソナルコンピュータ、ゲーム機器、携帯情報端末(モ
バイルコンピュータ、携帯電話、携帯型ゲーム機または電子書籍等)に加え、冷蔵庫装置
、洗濯機、炊飯器、固定電話装置、真空掃除機、体温計など家庭電化製品から、電車内の
吊し広告、鉄道駅や空港の発着案内版など大面積のインフォメーションディスプレイまで
、主に静止画像を表示する手段として用いることができる。
Note that the display device shown in FIG. 26 includes a navigation system, a sound playback device (car audio, audio component, etc.), a personal computer, a game machine, a portable information terminal (mobile computer, mobile phone, portable game machine, electronic book, etc.) ) In addition to home appliances such as refrigerators, washing machines, rice cookers, landline telephones, vacuum cleaners and thermometers, to large-area information displays such as hanging advertisements in trains, arrival and departure information on railway stations and airports, etc. It can be used mainly as a means for displaying still images.

以上のように本発明における好適な実施の形態について特に示したが、本発明の趣旨及
びその範囲から逸脱することなく、その形態及び詳細を様々に変更し得ることは、当業者
であれば容易に理解されるものである。
As described above, the preferred embodiments of the present invention have been particularly shown. However, it is easy for those skilled in the art to modify the embodiments and details in various ways without departing from the spirit and scope of the present invention. To be understood.

本実施例では、本発明を適用したボトムゲート構造のコプラナー型薄膜トランジスタ
の作製方法の例について説明する。図面は図1(A)を用いる。但し、本発明は本実施例
の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。
In this embodiment, an example of a method for manufacturing a coplanar thin film transistor having a bottom gate structure to which the present invention is applied will be described. 1A is used for the drawing. However, the present invention should not be construed as being limited to the description of the embodiments.

基板50上にゲート電極層51を形成する。本実施例では、基板50としてガラス基
板を用い、純水で洗浄、乾燥させた後、基板50上にスパッタリング法によって、タング
ステンを用いて導電膜を膜厚150nm形成する。導電膜上に形成したレジストマスクを
用いて導電膜を所望の形状に加工し、ゲート電極層51を形成する。本実施例では、加工
は、ドライエッチングによって行う。ゲート電極層51を形成後、マスクに酸素によるア
ッシング(アッシング条件:O2流量300sccm、66.5Pa、パワー1800W
、2分間)を行って除去する。
A gate electrode layer 51 is formed on the substrate 50. In this embodiment, a glass substrate is used as the substrate 50, washed with pure water and dried, and then a conductive film is formed to a thickness of 150 nm on the substrate 50 by sputtering using tungsten. The conductive film is processed into a desired shape using a resist mask formed over the conductive film, and the gate electrode layer 51 is formed. In this embodiment, the processing is performed by dry etching. After forming the gate electrode layer 51, ashing with oxygen on the mask (ashing conditions: O 2 flow rate 300 sccm, 66.5 Pa, power 1800 W)
For 2 minutes).

ゲート電極層51上にゲート絶縁層52を形成する。本実施例では、酸素を含む窒化
珪素膜をCVD法により形成する。図1(A)には示さないが図4で示す開口125のよ
うに、ゲート電極層とソース電極層又はドレイン電極層とが接続するために開口を形成す
る。本実施例では、ゲート絶縁層52上に、レジストによるマスクを形成し、ドライエッ
チングを用いて開口125を形成する。エッチング条件は、エッチングガスCHF3(流
量35sccm)、圧力25mTorr、パワー500Wとし、約170秒間行う。本実
施例では、マスクは酸素によるアッシング(アッシング条件:0.5Torr、パワー2
00W、15秒間)によって除去する。本実施例のゲート絶縁層52は、膜厚115nm
とする。フッ酸処理(30秒間)を行い、ゲート絶縁層52上に形成された酸化膜を除去
し、ゲート絶縁層52上にソース電極層又はドレイン電極層53a及びソース電極層又は
ドレイン電極層53bを形成する。本実施例では、ゲート絶縁層52上に、スパッタリン
グ法によってモリブデンを用いて導電膜(モリブデン膜)を膜厚200nmで形成する。
形成条件は、スパッタリング装置において、パワー1.5kw、圧力0.4パスカル(Pa
)、アルゴン(流量30sccm)雰囲気下とする。本実施例では、スパッタリング法に
よって得られた導電膜を、マスクを形成した後、酸をエッチャントとして用いたウェット
エッチングにより所望の形状に加工し、ソース電極層又はドレイン電極層53a及びソー
ス電極層又はドレイン電極層53bを形成する。
A gate insulating layer 52 is formed over the gate electrode layer 51. In this embodiment, a silicon nitride film containing oxygen is formed by a CVD method. Although not shown in FIG. 1A, an opening is formed so that the gate electrode layer and the source or drain electrode layer are connected like the opening 125 shown in FIG. In this embodiment, a resist mask is formed on the gate insulating layer 52, and the opening 125 is formed by dry etching. Etching conditions are an etching gas CHF 3 (flow rate 35 sccm), a pressure 25 mTorr, and a power 500 W for about 170 seconds. In this embodiment, the mask is ashed with oxygen (ashing condition: 0.5 Torr, power 2
00W for 15 seconds). The gate insulating layer 52 of this example has a film thickness of 115 nm.
And A hydrofluoric acid treatment (for 30 seconds) is performed to remove the oxide film formed over the gate insulating layer 52, and the source or drain electrode layer 53a and the source or drain electrode layer 53b are formed over the gate insulating layer 52. To do. In this embodiment, a conductive film (molybdenum film) with a thickness of 200 nm is formed over the gate insulating layer 52 by a sputtering method using molybdenum.
The forming conditions were as follows: a power of 1.5 kW and a pressure of 0.4 Pascal (Pa
), Argon (flow rate 30 sccm) atmosphere. In this embodiment, a conductive film obtained by a sputtering method is formed into a desired shape by wet etching using an acid as an etchant after forming a mask, and the source or drain electrode layer 53a and the source electrode layer or A drain electrode layer 53b is formed.

ソース電極層又はドレイン電極層53a、及びソース電極層又はドレイン電極層53
b上に有機化合物及び無機化合物を含む導電性を有する層であるバッファ層54a及びバ
ッファ層54bを形成する。本実施例では、バッファ層404a及びバッファ層404b
を、無機化合物として酸化モリブデンを、有機化合物としてDNTPDを用いて共蒸着法
により成膜する。成膜条件としては、真空度は1×10-4Pa程度で、質量混合比が1:
1となるように成膜レートを調整しながら50nm程度蒸着法で成膜する。
Source electrode layer or drain electrode layer 53 a and source electrode layer or drain electrode layer 53
A buffer layer 54a and a buffer layer 54b which are conductive layers containing an organic compound and an inorganic compound are formed on b. In this embodiment, the buffer layer 404a and the buffer layer 404b
The film is formed by a co-evaporation method using molybdenum oxide as the inorganic compound and DNTPD as the organic compound. As film forming conditions, the degree of vacuum is about 1 × 10 −4 Pa and the mass mixing ratio is 1:
A film is formed by an evaporation method of about 50 nm while adjusting the film formation rate to be 1.

バッファ層54a及びバッファ層54b上に半導体層55を形成する。本実施例では
、酸化亜鉛を用いてスパッタリング法により、圧力0.4Pa、アルゴン(流量50sc
cm)及び酸素(5sccm)の雰囲気下で、膜厚100nm形成する。本実施例ではエ
ッチング加工は、エッチャントとしてフッ酸を用いたウェットエッチングで130秒行う
。本実施例では、半導体層55は、スパッタ法による半導体膜形成時にメタルマスクを用
いて形状を加工し、さらに形成する半導体膜上にレジストからなるマスクを形成し、マス
クを用いてエッチングして形状を加工する。半導体層55を形成後、マスクに酸素による
アッシング(アッシング条件:O2流量300sccm、66.5Pa、パワー1800
W、3分間)を行って除去する。
A semiconductor layer 55 is formed over the buffer layer 54a and the buffer layer 54b. In the present embodiment, a pressure of 0.4 Pa, argon (flow rate 50 sc) is formed by sputtering using zinc oxide.
cm) and oxygen (5 sccm), and a film thickness of 100 nm is formed. In this embodiment, the etching process is performed for 130 seconds by wet etching using hydrofluoric acid as an etchant. In this embodiment, the shape of the semiconductor layer 55 is formed by processing a shape using a metal mask when forming a semiconductor film by a sputtering method, forming a mask made of resist on the semiconductor film to be formed, and etching using the mask. Is processed. After the semiconductor layer 55 is formed, ashing with oxygen is applied to the mask (ashing conditions: O 2 flow rate 300 sccm, 66.5 Pa, power 1800
W and remove for 3 minutes).

以上の工程で、図1(A)に示すような本発明を適用したボトムゲート構造のコプラ
ナー型の薄膜トランジスタを作製することができる。
Through the above process, a coplanar thin film transistor with a bottom gate structure to which the present invention is applied as shown in FIG. 1A can be manufactured.

本実施例では、酸化物半導体層を用いた半導体層とソース電極層及びドレイン電極層
との間に介在するバッファ層によって、半導体層とソース電極層及びドレイン電極層との
導電性は向上し、電気的に良好な接続を行うことができる。従って薄膜トランジスタの電
気的特性が向上し、高性能の半導体装置、表示装置を作製することができる。
In this example, the conductivity between the semiconductor layer, the source electrode layer, and the drain electrode layer is improved by the buffer layer interposed between the semiconductor layer using the oxide semiconductor layer and the source electrode layer and the drain electrode layer. A good electrical connection can be made. Accordingly, the electrical characteristics of the thin film transistor are improved, and a high-performance semiconductor device or display device can be manufactured.

また、酸化物半導体層は、他のシリコンや有機半導体材料などの半導体材料と比較し
て、材料が安価であり作製工程も複雑化しないため、低コストで半導体装置を作製するこ
とができる。また、本実施例で酸化物半導体層に用いる酸化亜鉛のような透明な半導体は
可視光の吸収が少ないため、半導体層のチャネル部分に光が入射しても不要な光励起キャ
リアが発生しない、耐光性の優れた薄膜トランジスタを作製することができる。従って、
高速動作を行うことができる高性能、かつ高信頼性の半導体装置、表示装置を作製するこ
ともできる。
In addition, the oxide semiconductor layer is less expensive and does not complicate the manufacturing process than other semiconductor materials such as silicon and organic semiconductor materials; thus, a semiconductor device can be manufactured at low cost. In addition, since a transparent semiconductor such as zinc oxide used for the oxide semiconductor layer in this embodiment has little visible light absorption, unnecessary photoexcited carriers are not generated even when light enters the channel portion of the semiconductor layer. A thin film transistor with excellent properties can be manufactured. Therefore,
A high-performance and high-reliability semiconductor device or display device capable of high-speed operation can also be manufactured.

本実施例では、本発明を適用したトップゲート構造のプレナー型薄膜トランジスタの作
製方法の例について説明する。図面は図3(A)を用いる。但し、本発明は本実施例の形
態の記載内容に限定して解釈されるものではない。
In this embodiment, an example of a method for manufacturing a planar thin film transistor having a top gate structure to which the present invention is applied will be described. 3A is used for the drawing. However, the present invention should not be construed as being limited to the description of the embodiments.

基板400上に絶縁層407を形成し、絶縁層407上に半導体層405を形成する
。本実施例では、基板400としてガラス基板を用い、純水で洗浄、乾燥させた後、絶縁
層407を形成し、絶縁層407上に、半導体層405を、酸化物半導体である酸化亜鉛
を用いてスパッタリング法により、圧力0.4Pa、アルゴン(流量50sccm)及び
酸素(5sccm)の雰囲気下で、膜厚100nm形成する。本実施例ではエッチング加
工は、エッチャントとしてフッ酸を用いたウェットエッチングで130秒行う。本実施例
では、半導体層405は、スパッタ法による半導体膜形成時にメタルマスクを用いて形状
を加工し、さらに形成する半導体膜上にレジストからなるマスクを形成し、マスクを用い
てエッチングして形状を加工する。半導体層405を形成後、マスクに酸素によるアッシ
ング(アッシング条件:O2流量300sccm、66.5Pa、パワー1800W、3
分間)を行って除去する。
An insulating layer 407 is formed over the substrate 400, and a semiconductor layer 405 is formed over the insulating layer 407. In this embodiment, a glass substrate is used as the substrate 400, and after cleaning and drying with pure water, the insulating layer 407 is formed. Over the insulating layer 407, the semiconductor layer 405 is formed using zinc oxide which is an oxide semiconductor. Then, a film thickness of 100 nm is formed by a sputtering method in an atmosphere of pressure 0.4 Pa, argon (flow rate 50 sccm) and oxygen (5 sccm). In this embodiment, the etching process is performed for 130 seconds by wet etching using hydrofluoric acid as an etchant. In this embodiment, the shape of the semiconductor layer 405 is formed by processing a shape using a metal mask when forming a semiconductor film by a sputtering method, forming a resist mask on the semiconductor film to be formed, and etching using the mask. Is processed. After the semiconductor layer 405 is formed, ashing with oxygen is applied to the mask (ashing conditions: O 2 flow rate 300 sccm, 66.5 Pa, power 1800 W, 3
To remove).

半導体層405上に、スパッタ法により酸化珪素膜よりなるチャネル保護層406を
形成し、バッファ層404a及びバッファ層404bを形成する。本実施例では、バッフ
ァ層404a及びバッファ層404bを、無機化合物として酸化モリブデンを、有機化合
物としてDNTPDを用いて共蒸着法により成膜する。成膜条件としては、真空度は1×
10-4Pa程度で、質量混合比が1:1となるように成膜レートを調整しながら50nm程
度蒸着法で成膜する。
A channel protective layer 406 made of a silicon oxide film is formed over the semiconductor layer 405 by a sputtering method, and a buffer layer 404a and a buffer layer 404b are formed. In this embodiment, the buffer layer 404a and the buffer layer 404b are formed by a co-evaporation method using molybdenum oxide as an inorganic compound and DNTPD as an organic compound. As film formation conditions, the degree of vacuum is 1 ×
The film is formed by an evaporation method of about 50 nm while adjusting the film formation rate so that the mass mixing ratio is 1: 1 at about 10 −4 Pa.

バッファ層404a及びバッファ層404b上にソース電極層又はドレイン電極層4
03a及びソース電極層又はドレイン電極層403bを形成する。本実施例では、バッフ
ァ層404a及びバッファ層404b上に、蒸着法によってアルミニウムを用いてソース
電極層又はドレイン電極層403a及びソース電極層又はドレイン電極層403bを膜厚
70〜100nm形成する。本実施例では、バッファ層404a及びバッファ層404b
を形成後、チャンバーを大気開放せずに引き続き真空下にて蒸着法で成膜する(成膜レー
トは0.5〜1.0nm/Sec)。本実施例では、蒸着時にメタルマスクを用いて、ソ
ース電極層又はドレイン電極層403a及びソース電極層又はドレイン電極層403bを
所望の形状に形成する。
The source or drain electrode layer 4 is formed on the buffer layer 404a and the buffer layer 404b.
03a and a source or drain electrode layer 403b are formed. In this embodiment, the source or drain electrode layer 403a and the source or drain electrode layer 403b are formed to a thickness of 70 to 100 nm on the buffer layer 404a and the buffer layer 404b by vapor deposition using aluminum. In this embodiment, the buffer layer 404a and the buffer layer 404b
After forming the film, a film is formed by a vapor deposition method under vacuum without opening the chamber to the atmosphere (the film forming rate is 0.5 to 1.0 nm / Sec). In this embodiment, the source or drain electrode layer 403a and the source or drain electrode layer 403b are formed in a desired shape using a metal mask during evaporation.

チャネル保護層406、ソース電極層又はドレイン電極層403a及びソース電極層
又はドレイン電極層403b上にゲート絶縁層402を形成する。本実施例では、酸素を
含む窒化珪素膜をCVD法により形成する。図3(A)には示さないが図4で示す開口1
25のように、ゲート電極層とソース電極層又はドレイン電極層とが接続するために開口
を形成する。本実施例では、ゲート絶縁層402上に、レジストによるマスクを形成し、
ドライエッチングを用いて開口を形成する。エッチング条件は、エッチングガスCHF3
(流量35sccm)、圧力25mTorr、パワー500Wとし、約170秒間行う。
本実施例では、マスクは酸素によるアッシング(アッシング条件:0.5Torr、パワ
ー200W、15秒間)によって除去する。本実施例のゲート絶縁層402は、膜厚11
5nmとする。
A gate insulating layer 402 is formed over the channel protective layer 406, the source or drain electrode layer 403a, and the source or drain electrode layer 403b. In this embodiment, a silicon nitride film containing oxygen is formed by a CVD method. Although not shown in FIG. 3A, the opening 1 shown in FIG.
As in FIG. 25, an opening is formed to connect the gate electrode layer and the source or drain electrode layer. In this embodiment, a resist mask is formed over the gate insulating layer 402, and
Openings are formed using dry etching. Etching conditions are etching gas CHF 3
(Flow rate 35 sccm), pressure 25 mTorr, power 500 W, about 170 seconds.
In this embodiment, the mask is removed by ashing with oxygen (ashing conditions: 0.5 Torr, power 200 W, 15 seconds). The gate insulating layer 402 in this embodiment has a thickness of 11
5 nm.

フッ酸処理(30秒間)を行い、ゲート絶縁層402上に形成された酸化膜を除去し
、ゲート絶縁層402上にゲート電極層401を形成する。本実施例では、スパッタリン
グ法によって、タングステンを用いて導電膜を膜厚150nm形成する。導電膜上に形成
したレジストマスクを用いて導電膜を所望の形状に加工し、ゲート電極層401を形成す
る。本実施例では、加工は、ドライエッチングによって行う。ゲート電極層401を形成
後、マスクに酸素によるアッシング(アッシング条件:O2流量300sccm、66.
5Pa、パワー1800W、2分間)を行って除去する。
A hydrofluoric acid treatment (for 30 seconds) is performed, the oxide film formed over the gate insulating layer 402 is removed, and the gate electrode layer 401 is formed over the gate insulating layer 402. In this embodiment, a conductive film with a thickness of 150 nm is formed using tungsten by a sputtering method. The gate electrode layer 401 is formed by processing the conductive film into a desired shape using a resist mask formed over the conductive film. In this embodiment, the processing is performed by dry etching. After the gate electrode layer 401 is formed, ashing with oxygen is applied to the mask (ashing conditions: O 2 flow rate 300 sccm, 66.
5 Pa, power 1800 W, 2 minutes).

以上の工程で、図3(A)に示すような本発明を適用したトップゲート構造のプラナ
ー型の薄膜トランジスタを作製することができる。
Through the above steps, a planar gate type thin film transistor to which the present invention is applied as shown in FIG. 3A can be manufactured.

本実施例では、酸化物半導体層を用いた半導体層とソース電極層及びドレイン電極層
との間に介在するバッファ層によって、半導体層とソース電極層及びドレイン電極層との
導電性は向上し、電気的に良好な接続を行うことができる。従って薄膜トランジスタの電
気的特性が向上し、高性能の半導体装置、表示装置を作製することができる。
In this example, the conductivity between the semiconductor layer, the source electrode layer, and the drain electrode layer is improved by the buffer layer interposed between the semiconductor layer using the oxide semiconductor layer and the source electrode layer and the drain electrode layer. A good electrical connection can be made. Accordingly, the electrical characteristics of the thin film transistor are improved, and a high-performance semiconductor device or display device can be manufactured.

また、酸化物半導体層は、他のシリコンや有機半導体材料などの半導体材料と比較し
て、材料が安価であり作製工程も複雑化しないため、低コストで半導体装置を作製するこ
とができる。また、本実施例で酸化物半導体層に用いる酸化亜鉛のような透明な半導体は
可視光の吸収が少ないため、半導体層のチャネル部分に光が入射しても不要な光励起キャ
リアが発生しない、耐光性の優れた薄膜トランジスタを作製することができる。従って、
高速動作を行うことができる高性能、かつ高信頼性の半導体装置、表示装置を作製するこ
ともできる。
In addition, the oxide semiconductor layer is less expensive and does not complicate the manufacturing process than other semiconductor materials such as silicon and organic semiconductor materials; thus, a semiconductor device can be manufactured at low cost. In addition, since a transparent semiconductor such as zinc oxide used for the oxide semiconductor layer in this embodiment has little visible light absorption, unnecessary photoexcited carriers are not generated even when light enters the channel portion of the semiconductor layer. A thin film transistor with excellent properties can be manufactured. Therefore,
A high-performance and high-reliability semiconductor device or display device capable of high-speed operation can also be manufactured.

Claims (2)

ゲート電極と、
ゲート絶縁層と、
前記ゲート絶縁層を介して、前記ゲート電極と重なる領域を有する第1の酸化物半導体層と、
前記第1の酸化物半導体層と接する領域を有する第2の酸化物半導体層と、
ソース電極と、
ドレイン電極とを有し、
前記第2の酸化物半導体層は、前記第1の酸化物半導体層より導電性が低く、
前記第2の酸化物半導体層は、前記ソース電極と接する領域を有し、
前記第2の酸化物半導体層は、前記ドレイン電極と接する領域を有することを特徴とする半導体装置。
A gate electrode;
A gate insulating layer;
A first oxide semiconductor layer having a region overlapping with the gate electrode with the gate insulating layer interposed therebetween;
A second oxide semiconductor layer having a region in contact with the first oxide semiconductor layer;
A source electrode;
A drain electrode,
The second oxide semiconductor layer has lower conductivity than the first oxide semiconductor layer,
The second oxide semiconductor layer has a region in contact with the source electrode;
The semiconductor device, wherein the second oxide semiconductor layer has a region in contact with the drain electrode.
ゲート電極と、
ゲート絶縁層と、
前記ゲート絶縁層を介して、前記ゲート電極と重なる領域を有する第1の酸化物半導体層と、
前記第1の酸化物半導体層と接する領域を有する第2の酸化物半導体層と、
ソース電極と、
ドレイン電極とを有し、
前記第2の酸化物半導体層は、前記第1の酸化物半導体層より導電性が低く、
前記第2の酸化物半導体層は、前記ソース電極と接する領域を有し、
前記第2の酸化物半導体層は、前記ドレイン電極と接する領域を有し、
前記第1の酸化物半導体は、Inと、Gaと、Znとを有することを特徴とする半導体装置。
A gate electrode;
A gate insulating layer;
A first oxide semiconductor layer having a region overlapping with the gate electrode with the gate insulating layer interposed therebetween;
A second oxide semiconductor layer having a region in contact with the first oxide semiconductor layer;
A source electrode;
A drain electrode,
The second oxide semiconductor layer has lower conductivity than the first oxide semiconductor layer,
The second oxide semiconductor layer has a region in contact with the source electrode;
The second oxide semiconductor layer has a region in contact with the drain electrode;
The semiconductor device, wherein the first oxide semiconductor includes In, Ga, and Zn.
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