JP3934537B2 - Semiconductor device - Google Patents

Semiconductor device Download PDF

Info

Publication number
JP3934537B2
JP3934537B2 JP2002349963A JP2002349963A JP3934537B2 JP 3934537 B2 JP3934537 B2 JP 3934537B2 JP 2002349963 A JP2002349963 A JP 2002349963A JP 2002349963 A JP2002349963 A JP 2002349963A JP 3934537 B2 JP3934537 B2 JP 3934537B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
tft
film
semiconductor device
semiconductor
substrate
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2002349963A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2003229580A (en
Inventor
清 加藤
匡史 尾崎
浩平 牟田口
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Original Assignee
Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd filed Critical Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Priority to JP2002349963A priority Critical patent/JP3934537B2/en
Publication of JP2003229580A publication Critical patent/JP2003229580A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3934537B2 publication Critical patent/JP3934537B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Description

【0001】
【発明が属する技術分野】
本発明は、表示部を有する半導体装置に関する。特に、薄膜トランジスタを絶縁表面を有する基板上に形成してなる半導体装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年の半導体装置、特に半導体表示部を有する電子機器の発展はめざましく、その応用例は、ゲーム機、ノートパソコン、携帯電話を始めとする携帯機器、液晶テレビ、液晶ディスプレイ、ELディスプレイ等、様々である。半導体表示部は、従来のCRTと比較して軽量薄型化が可能であり、消費電力が小さいことを特徴とする。
【0003】
従来の半導体表示部としては、液晶層または発光層を挟んで上下に、ストライプ状の電極を互いに交差するように形成した画素領域を有するパッシブマトリクス型の半導体表示部と、薄膜トランジスタ(TFT)をマトリクス状に配置した画素領域を有するアクティブマトリクス型の半導体表示部と、が知られている。
【0004】
近年、基板上にTFTを形成する技術が進歩し、アクティブマトリクス型半導体表示部の応用開発が進められている。特に、ポリシリコン膜を用いたTFTは、従来のアモルファスシリコン膜を用いたTFTよりも電界効果移動度(モビリティともいう)が高く、従来、基板外の駆動回路で行っていた画素の制御を、画素と同一の基板上に形成した駆動回路で行うことが可能となっている。
【0005】
次に、従来の半導体表示部を有する電子機器の構成について説明する。図21は、画像の表示に関係する部分のブロック図を簡略に表したものである。
【0006】
図21において、半導体装置301は、画像データを取り込み、または作成して、画像データの加工とフォーマット変換を行い、画像を表示する装置である。半導体装置301としては、例えば、ゲーム機、ビデオカメラ、カーナビゲーション、パーソナルコンピュータ等を考えることができる。
【0007】
半導体装置301において、画素領域319、走査線駆動回路318および信号線駆動回路317によって構成される半導体表示部302は、絶縁表面を有する基板上に一体形成されているが、他の回路ブロックはそれぞれ異なるシリコン基板上に形成され、ICチップとして実装されている。回路ブロックの幾つかは同一のシリコン基板上に形成される場合もある。
【0008】
半導体装置301は、入力端子311、第1の制御回路312、第2の制御回路313、CPU314、第1のメモリ315、第2のメモリ316、及び半導体表示部302によって構成される。入力端子311からは、それぞれの電子機器に応じて、画像データの基となるデータが入力される。例えば、放送受信機ではアンテナからの入力データであり、ビデオカメラではCCDからの入力データである。DVテープやメモリーカードからの入力データであってもよい。入力端子311から入力されたデータは、第1の制御回路312によって画像信号に変換される。第1の制御回路312では、MPEG規格やテープフォーマット等に従って圧縮符号化された画像データの復号処理、画像の補間やリサイズといった画像信号処理が行われる。第1の制御回路312から出力された画像信号や、CPU314が作成または加工した画像信号は、第2の制御回路313に入力され、半導体表示部302に適したフォーマット(例えば走査フォーマット等)に変換される。第2の制御回路313からは、フォーマット変換された画像信号と制御信号が出力される。
【0009】
CPU314は、第1の制御回路312、第2の制御回路313および他のインターフェース回路における信号処理を効率良く制御する。また、画像データを作成したり、加工したりする。第1のメモリ315は、第1の制御回路312から出力される画像データや第2の制御回路313から出力される画像データを格納するメモリ領域、CPUによる制御を行う際のワークメモリ領域、CPUによって画像データを作成する際のワークメモリ領域、等として用いられる。第1のメモリ315としては、DRAMやSRAMが用いられる。第2のメモリ316は、CPU314によって画像データを作成または加工する場合に必要となる、色データや文字データを格納するメモリ領域であり、マスクROMやEPROMによって構成される。
【0010】
半導体表示部302は、信号線駆動回路317、走査線駆動回路318、画素領域319によって構成される。信号線駆動回路317は第2の制御回路313から画像信号と制御信号(クロック信号、スタートパルス等)を、走査線駆動回路318は第2の制御回路313から制御信号(クロック信号、スタートパルス等)をそれぞれ受け取り、画素領域319において画像を表示する。
【0011】
なお、半導体表示部を有する電子機器としては、図21に示した構成以外にも様々な構成をとり得る。最も簡単な構成としては、半導体表示部と入出力端子と簡単な制御回路による構成が考えられ、例えば液晶ディスプレイ、ELディスプレイを考えることができる。また、高性能ゲーム機のように、図21に示したアーキテクチャではCPUの負担が大きすぎる場合には、新たに画像処理用のプロセッサを設けてCPUの負荷を軽減した構成をとる場合もある。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来の半導体表示部を有する電子機器では、駆動回路以外の回路ブロックは画素を形成する基板とは別の基板に形成され、実装されている。
【0013】
携帯型の電子機器の普及を背景に、電子機器の小型化が重要な課題となっているが、このような構成の半導体装置は、画素を形成する基板とは別にICチップを多数実装すること必要がとなるため、小型化を実現することが難しい。特に、ICチップ内の回路ブロックを小さくできたとしても、実装するためのマージンが大きいため、装置全体の小型化が困難となっている。一方、装置の小型化を実現するために実装のマージンを減らそうとすると、高度な実装技術が必要となり、コスト面や実装部分での信頼性において問題が生じてくる。
また、配線容量の問題もある。つまり、ICチップによる実装を行う場合は、配線の負荷が大きくなるため、高速動作を行うことが難しいという問題がある。
【0014】
このような問題点を解決する方法の一つとして、回路ブロックを半導体表示部と一体形成することが期待されている。
【0015】
しかしながら、絶縁表面を有する基板上に回路ブロックを形成する場合には、しばしば動作速度が問題となる。これは、ガラス基板等の絶縁表面を有する基板上に形成されるTFTは、単結晶シリコン基板上に形成されるトランジスタと比較して、移動度やしきい値の特性が劣るためである。
【0016】
その結果、従来の半導体装置をある周波数で動作させる場合に、回路ブロックをICチップによって実装した半導体装置では動作するが、回路ブロックを絶縁表面を有する基板上に作製した半導体装置では動作しないといったことが起こり得る。
【0017】
本発明はこのような問題点を鑑見てなされたものである。本発明は、小型化が可能であり、ICチップ等の基板の実装に伴う不良を低減し、かつ高速動作を実現する半導体表示部を有する電子機器を提供することを課題とする。
【0018】
【課題を解決するための手段】
本発明では上記課題を解決するために、絶縁表面を有する基板上に半導体表示部および他の回路ブロックを一体形成する。
【0019】
さらに、絶縁表面を有する基板上に回路ブロックを形成した場合の、動作速度の問題を低減するために、高移動度を実現するTFT作製プロセスを用いる。
【0020】
高移動度を実現するTFT作製プロセスとしては、半導体膜にエネルギービームを照射して熔融帯を形成し、その熔融帯をチャネル方向に連続的に走査して結晶化を行う、活性層の形成プロセスを用いる。詳細は実施例に説明するが、具体的には連続発振レーザを用いてこれを行う。
【0021】
そのように作製したTFTで構成した回路ブロックは、従来のポリシリコンをTFTの活性層として用いた回路ブロックと比較して、個々のTFTの移動度が高いため、動作周波数が大幅に向上する。
【0022】
その結果、絶縁表面を有する基板上に表示部と他の回路ブロックを一体形成して、かつ高速動作を実現することが可能となる。つまり、従来は動作速度の問題によって絶縁表面を有する基板上に形成しても実用化できなかった回路ブロックも、本発明によって実用化することが可能となる。
【0023】
さらに本発明では、そのような高い動作周波数を保ったまま、以下のようにしてスループットの向上を実現する。
【0024】
連続発振レーザには、YVO4レーザ、YLFレーザ、YAGレーザなどが知られているが、現状での出力は高いものでも10W程度と弱い。従って、活性層に連続発振レーザ光を照射することで結晶化を行うには、レーザ光の大幅な絞り込みが必要であり、そのビーム幅は50〜500μm(典型的には200μm)程度である。
【0025】
例えば、600mm×720mmのガラス基板全面に幅200μmのレーザ光を、スキャン速度50cm/secで走査した場合、一枚辺り72分の時間を要する。実際には、レーザ光の走査方向の転換や加速のため、さらに時間を要する。つまり、低スループットという問題に直面する。
【0026】
本発明では、連続発振レーザによる結晶化プロセスを、高速動作が必要な回路ブロックのみに選択的に行うことを特徴とする。これによって、連続発振レーザによる結晶化プロセスのスループットが大幅に向上する。
【0027】
例えば、連続発振レーザ光を照射する領域を基板面積の50%以下(好ましくは30%以下)に抑える事によって、連続発振レーザによる結晶化プロセスに要する時間をおよそ50%(好ましくは30%以下)に低減することができる。
【0028】
また、連続発振レーザ光または基板の移動距離を抑えるために、高速動作が必要な回路ブロックをなるべく近い領域に配置することが好ましい。そうすることによって、連続発振レーザによる結晶化プロセスのスループットはさらに向上する。
【0029】
さらに、回路ブロックの動作周波数を向上するために、TFTのチャネル長方向をレーザ光の走査方向と一致させることが好ましい。これは、連続発振レーザによる半導体膜の結晶化プロセスでは、TFTのチャネル方向とレーザ光の基板に対する走査方向とが概ね並行(好ましくは−30°〜30°)であるときに、最も高い移動度が得られるためである。このように作製したTFTは、結晶粒がチャネル方向に延在する多結晶半導体によって構成される活性層を有する。また、このことは結晶粒界が概ねチャネル方向に沿って形成されていることを意味するため、活性層の電気特性はチャネル方向とこれに垂直な方向とで異なる。つまり、活性層はチャネル方向に電気異方性を有する。
【0030】
なお、連続発振レーザによる結晶化プロセスを行わない回路ブロックまたは画素領域に含まれる半導体活性層は、公知の作製方法によって作製すればよい。
【0031】
特に、連続発振レーザによる結晶化プロセスよりもスループットの高い結晶化プロセスを適用することが好ましい。
【0032】
また特に、特開平7−183540号においてに開示されている半導体膜結晶化(金属触媒を用いたの熱結晶化)の方法は好ましい。この場合、連続発振レーザによる半導体膜の結晶化を行う領域では、金属触媒を用いた熱結晶化と連続発振レーザによる結晶化との組み合わせプロセスが行なわれるが、実施例に示すように、そのようなプロセスは、連続発振レーザによる結晶化だけを行う場合と比較して、同等あるいはそれ以上の移動度を有するTFTが作製されている。
【0033】
また、連続発振レーザによる結晶化プロセスを行わない領域の半導体活性層には、パルス発振レーザを用いたレーザ結晶化の方法を用いても良い。パルス発振レーザは高い出力を実現できるため、100mm以上の幅を有するビームを照射することが可能であり、スループットは高い。実施者は、動作周波数やコストの面から、これらを含む公知の活性層の作製方法を自由に組み合わせて実施すればよい。なお、このような公知の作製方法によって作製したTFTでは、連続発振レーザーによる結晶化プロセスとは異なり、チャネル方向に電気的異方性を持たない、あるいは持ったとしても連続発振レーザーによる結晶化プロセスよりも電気的異方性が弱い活性層を有する。
【0034】
このように本発明では、画素領域と回路ブロックを同一基板上に形成し、かつ、連続発振レーザによる結晶化プロセスを、高速動作が必要な回路ブロックのみに選択的に行うことによって、小型化、ICチップ等の基板の実装に伴う不良の低減、高い動作周波数、高スループットを実現した半導体装置を提供することが可能となる。また、配線容量の観点からも高動作速度を実現することが可能となる。
【0035】
なお、本発明でいう半導体装置とは、半導体特性を利用することで機能する装置全般を指し、例えば、液晶表示装置や発光装置に代表される半導体表示装置や、半導体表示部を有する電子機器をその範疇に含む。なお、半導体表示部とは、絶縁表面を有する基板上に電極あるいは薄膜トランジスタを形成してなる表示部を言い、例えば、液晶表示部や発光表示部、あるいは、パッシブマトリクス型表示部やアクティブマトリクス型表示部をその範疇に含む。なお、自明な場合には、半導体表示部を単に表示部とも表す。
【0036】
また、本発明でいう回路ブロックとは、トランジスタ、容量素子、抵抗素子等の回路素子によって構成された特性の機能を有する電気回路のブロックを指し、例えば、信号線駆動回路、走査線駆動回路、レジスタ、デコーダ、カウンタ、分周回路、メモリ、CPU、DSPをその範疇に含む。特に、本明細書では回路ブロックを絶縁表面を有する基板上に形成するため、薄膜トランジスタ(以下、TFTという)が回路ブロックの主な構成素子となる。なお、薄膜トランジスタ(TFT)とは、SOI技術を用いて形成されるトランジスタの全体を指す。
【0037】
以下に本願発明の構成を示す。
【0038】
本発明によって、
画素領域と、走査線駆動回路と、信号線駆動回路とが同一の基板上に設けられ、第1活性層を有する第1TFTと、第2活性層を有する第2TFTと、を有し、前記第1活性層は半導体膜にエネルギービームを照射して熔融帯を形成し、該熔融帯をチャネル長方向に連続的に走査して結晶化して形成されたものであって、前記第2活性層は半導体膜を加熱処理により結晶化して形成されたものであって、
前記画素領域は前記第2TFTで構成され、
前記走査線駆動回路は前記第2TFTで構成され、
前記信号線駆動回路は前記第1TFTで構成されていることを特徴とする半導体装置が提供される。
【0039】
本発明によって、
画素領域と、走査線駆動回路と、信号線駆動回路とが同一の基板上に設けられ、第1活性層を有する第1TFTと、第2活性層を有する第2TFTと、を有し、前記第1活性層は半導体膜にエネルギービームを照射して熔融帯を形成し、該熔融帯をチャネル長方向に連続的に走査して結晶化して形成されたものであって、前記第2活性層は半導体膜に金属元素を添加して加熱処理により結晶化して形成されたものであって、
前記画素領域は前記第2TFTで構成され、
前記走査線駆動回路は前記第2TFTで構成され、
前記信号線駆動回路は前記第1TFTで構成されていることを特徴とする半導体装置が提供される。
【0040】
前記エネルギービームは、連続発振レーザ光であってもよい。
【0041】
本発明によって、
画素領域と、走査線駆動回路と、信号線駆動回路とが同一の基板上に設けられ、第1活性層を有する第1TFTと、第2活性層を有する第2TFTと、を有し、前記第1活性層は半導体膜にエネルギービームを照射して熔融帯を形成し、該熔融帯をチャネル長方向に連続的に走査して結晶化して形成されたものであって、前記第2活性層は半導体膜にパルス状のエネルギービームを照射して結晶化して形成されたものであって、
前記画素領域は前記第2TFTで構成され、
前記走査線駆動回路は前記第2TFTで構成され、
前記信号線駆動回路は前記第1TFTで構成されていることを特徴とする半導体装置が提供される。
【0042】
前記エネルギービームは、パルス発振レーザ光であってもよい。
【0043】
本発明によって、
画素領域と、走査線駆動回路と、信号線駆動回路とが同一の基板上に設けられ、第1活性層を有する第1TFTと、第2活性層を有する第2TFTと、を有し、前記第1活性層は、結晶粒はチャネル方向に延在する多結晶半導体によって形成され、
前記第2活性層は、結晶粒の形状がチャネル方向に異方性を持たない多結晶半導体によって形成され、
前記画素領域は前記第2TFTで構成され、
前記走査線駆動回路は前記第2TFTで構成され、
前記信号線駆動回路は前記第1TFTで構成されていることを特徴とする半導体装置が提供される。
【0044】
本発明によって、
画素領域と、走査線駆動回路と、信号線駆動回路とが同一の基板上に設けられ、第1活性層を有する第1TFTと、第2活性層を有する第2TFTと、を有し、前記第1活性層は、結晶粒はチャネル方向に延在する多結晶半導体によって形成され、
前記第2活性層は、結晶粒のチャネル方向の形状異方性が前記第1活性層よりも弱い多結晶半導体によって形成され、
前記画素領域は前記第2TFTで構成され、
前記走査線駆動回路は前記第2TFTで構成され、
前記信号線駆動回路は前記第1TFTで構成されていることを特徴とする半導体装置が提供される。
【0045】
本発明によって、
画素領域と、走査線駆動回路と、信号線駆動回路とが同一の基板上に設けられ、第1活性層を有する第1TFTと、第2活性層を有する第2TFTと、を有し、前記第1活性層は、チャネル方向に電気的異方性を有する多結晶半導体によって形成され、
前記第2活性層は、チャネル方向に電気的異方性を有さない多結晶半導体によって形成され、
前記画素領域は前記第2TFTで構成され、
前記走査線駆動回路は前記第2TFTで構成され、
前記信号線駆動回路は前記第1TFTで構成されていることを特徴とする半導体装置が提供される。
【0046】
本発明によって、
画素領域と、走査線駆動回路と、信号線駆動回路とが同一の基板上に設けられ、第1活性層を有する第1TFTと、第2活性層を有する第2TFTと、を有し、前記第1活性層は、チャネル方向に電気的異方性を有する多結晶半導体によって形成され、
前記第2活性層は、チャネル方向の電気的異方性が前記第1活性層よりも弱い多結晶半導体によって形成され、
前記画素領域は前記第2TFTで構成され、
前記走査線駆動回路は前記第2TFTで構成され、
前記信号線駆動回路は前記第1TFTで構成されていることを特徴とする半導体装置が提供される。
【0047】
本発明によって、
画素領域と、走査線駆動回路と、信号線駆動回路とが同一の基板上に設けられ、第1活性層を有する第1TFTと、第2活性層を有する第2TFTと、を有し、前記第1活性層は、結晶粒がチャネル方向に延在し、短径方向の粒径が0.5〜100μmであり長径方向の粒径が3〜10000μmである、多結晶半導体によって形成され、
前記第2活性層は、結晶粒の粒径が0.01μm〜10μmである多結晶半導体によって形成され、
前記画素領域は前記第2TFTで構成され、
前記走査線駆動回路は前記第2TFTで構成され、
前記信号線駆動回路は前記第1TFTで構成されていることを特徴とする半導体装置が提供される。
【0048】
前記走査線駆動回路の駆動周波数は、1kHz〜1MHzであり、
前記信号線駆動回路の駆動周波数は、100kHz〜100MHzであることが好ましい。
【0049】
本発明によって、
画素領域と、走査線駆動回路と、信号線駆動回路とが同一の基板上に設けられ、第1活性層を有する第1TFTと、第2活性層を有する第2TFTと、を有し、前記第1活性層は半導体膜にエネルギービームを照射して熔融帯を形成し、該熔融帯をチャネル長方向に連続的に走査して結晶化して形成されたものであって、前記第2活性層は半導体膜を加熱処理により結晶化して形成されたものであって、
前記画素領域は前記第2TFTで構成され、
前記走査線駆動回路は前記第1TFTで構成され、
前記信号線駆動回路は前記第1TFTで構成されていることを特徴とする半導体装置が提供される。
【0050】
本発明によって、
画素領域と、走査線駆動回路と、信号線駆動回路とが同一の基板上に設けられ、第1活性層を有する第1TFTと、第2活性層を有する第2TFTと、を有し、前記第1活性層は半導体膜にエネルギービームを照射して熔融帯を形成し、該熔融帯をチャネル長方向に連続的に走査して結晶化して形成されたものであって、前記第2活性層は半導体膜に金属元素を添加して加熱処理により結晶化して形成されたものであって、
前記画素領域は前記第2TFTで構成され、
前記走査線駆動回路は前記第1TFTで構成され、
前記信号線駆動回路は前記第1TFTで構成されていることを特徴とする半導体装置が提供される。
【0051】
前記エネルギービームは、連続発振レーザ光であってもよい。
【0052】
本発明によって、
画素領域と、走査線駆動回路と、信号線駆動回路とが同一の基板上に設けられ、第1活性層を有する第1TFTと、第2活性層を有する第2TFTと、を有し、前記第1活性層は半導体膜にエネルギービームを照射して熔融帯を形成し、該熔融帯をチャネル長方向に連続的に走査して結晶化して形成されたものであって、前記第2活性層は半導体膜にパルス状のエネルギービームを照射して結晶化して形成されたものであって、
前記画素領域は前記第2TFTで構成され、
前記走査線駆動回路は前記第1TFTで構成され、
前記信号線駆動回路は前記第1TFTで構成されていることを特徴とする半導体装置が提供される。
【0053】
前記エネルギービームは、パルス発振レーザ光であってもよい。
【0054】
本発明によって、
画素領域と、走査線駆動回路と、信号線駆動回路とが同一の基板上に設けられ、第1活性層を有する第1TFTと、第2活性層を有する第2TFTと、を有し、前記第1活性層は、結晶粒はチャネル方向に延在する多結晶半導体によって形成され、
前記第2活性層は、結晶粒の形状がチャネル方向に異方性を持たない多結晶半導体によって形成され、
前記画素領域は前記第2TFTで構成され、
前記走査線駆動回路は前記第1TFTで構成され、
前記信号線駆動回路は前記第1TFTで構成されていることを特徴とする半導体装置が提供される。
【0055】
本発明によって、
画素領域と、走査線駆動回路と、信号線駆動回路とが同一の基板上に設けられ、第1活性層を有する第1TFTと、第2活性層を有する第2TFTと、を有し、前記第1活性層は、結晶粒はチャネル方向に延在する多結晶半導体によって形成され、
前記第2活性層は、結晶粒のチャネル方向の形状異方性が前記第1活性層よりも弱い多結晶半導体によって形成され、
前記画素領域は前記第2TFTで構成され、
前記走査線駆動回路は前記第1TFTで構成され、
前記信号線駆動回路は前記第1TFTで構成されていることを特徴とする半導体装置が提供される。
【0056】
本発明によって、
画素領域と、走査線駆動回路と、信号線駆動回路とが同一の基板上に設けられ、第1活性層を有する第1TFTと、第2活性層を有する第2TFTと、を有し、前記第1活性層は、チャネル方向に電気的異方性を有する多結晶半導体によって形成され、
前記第2活性層は、チャネル方向に電気的異方性を有さない多結晶半導体によって形成され、
前記画素領域は前記第2TFTで構成され、
前記走査線駆動回路は前記第1TFTで構成され、
前記信号線駆動回路は前記第1TFTで構成されていることを特徴とする半導体装置が提供される。
【0057】
本発明によって、
画素領域と、走査線駆動回路と、信号線駆動回路とが同一の基板上に設けられ、第1活性層を有する第1TFTと、第2活性層を有する第2TFTと、を有し、前記第1活性層は、チャネル方向に電気的異方性を有する多結晶半導体によって形成され、
前記第2活性層は、チャネル方向の電気的異方性が前記第1活性層よりも弱い多結晶半導体によって形成され、
前記画素領域は前記第2TFTで構成され、
前記走査線駆動回路は前記第1TFTで構成され、
前記信号線駆動回路は前記第1TFTで構成されていることを特徴とする半導体装置が提供される。
【0058】
本発明によって、
画素領域と、走査線駆動回路と、信号線駆動回路とが同一の基板上に設けられ、第1活性層を有する第1TFTと、第2活性層を有する第2TFTと、を有し、前記第1活性層は、結晶粒がチャネル方向に延在し、短径方向の粒径が0.5〜100μmであり長径方向の粒径が3〜10000μmである多結晶半導体によって形成され、
前記第2活性層は、結晶粒の粒径が0.01μm〜10μmである多結晶半導体によって形成され、
前記画素領域は前記第2TFTで構成され、
前記走査線駆動回路は前記第1TFTで構成され、
前記信号線駆動回路は前記第1TFTで構成されていることを特徴とする半導体装置が提供される。
【0059】
前記走査線駆動回路の駆動周波数は、10kHz〜1MHzであり、
前記信号線駆動回路の駆動周波数は、100kHz〜100MHzであることが好ましい。
【0060】
前記半導体装置には、メモリが、前記画素領域と同一の基板上に設けられ、
前記メモリは前記第1TFTで構成されていてもよい。
【0061】
前記メモリはSRAMであり、該SRAMの読み出しサイクル時間は200nsec以下であってもよい。
【0062】
前記メモリはDRAMであり、該DRAMの読み出しサイクル時間は1μsec以下であってもよい。
【0063】
前記半導体装置には、CPUが、前記画素領域と同一の基板上に設けられ、
前記CPUは前記第1TFTで構成されていてもよい。
【0064】
前記CPUの動作周波数は5MHz以上であることが好ましい。
【0065】
前記半導体装置には、画像処理回路が、前記画素領域と同一の基板上に設けられ、
前記画像処理回路は前記第1TFTで構成されていてもよい。
【0066】
前記画像処理回路の動作周波数は5MHz以上であることが好ましい。
【0067】
前記半導体装置には、DSPが、前記画素領域と同一の基板上に設けられ、
前記DSPは前記第1TFTで構成されていてもよい。
【0068】
前記画像処理回路の動作周波数は5MHz以上であることが好ましい。
【0069】
前記半導体装置には、タイミング発生回路が、前記画素領域と同一の基板上に設けられ、
前記タイミング発生回路は前記第1TFTで構成されていてもよい。
【0070】
前記絶縁表面を有する基板とは、プラスチック基板、ガラス基板あるいは石英基板のうちのいずれか一つであってもよい。
【0071】
前記第1TFTによって構成される回路の面積は、前記基板の面積の50%以下であることが好ましい。
【0072】
前記第1TFTによって構成される回路は、1〜10個の長方形領域内に構成され、
前記長方形領域全体の面積は、前記基板の面積の50%以下であることが好ましい。
【0073】
前記半導体装置は液晶表示装置であってもよい。
【0074】
前記半導体装置は発光装置であってもよい。
【0075】
前記半導体装置は、ゲーム機、ビデオカメラ、頭部取り付け型のディスプレイ、DVDプレーヤー、パーソナルコンピュータ、携帯電話、カーオーディオから選ばれた一つであってもよい。
【0076】
【発明の実施の形態】
(実施の形態1)
本発明の表示部を有する半導体装置の代表的な形態として、アクティブマトリクス型の半導体表示装置を例にとって説明する。
【0077】
図2に示すのは、本発明のアクティブマトリクス型半導体表示装置を上から見たときの構成図である。図2において、アクティブマトリクス型半導体表示装置は、基板201上に形成された画素領域202、走査線駆動回路204、信号線駆動回路203、配線205、およびFPC206によって構成されている。
【0078】
アクティブマトリクス型半導体表示装置の動作を簡単に説明する。
【0079】
信号線駆動回路203は画像信号、クロック信号、スタートパルスを、走査線駆動回路204はクロック信号とスタートパルスを、外部よりFPC206を介してそれぞれ受け取り、画素領域202において画像を表示する。
【0080】
画素領域は、複数の信号線と複数の走査線が交差するように配置されており、信号線と走査線との各交点に、それぞれ画素TFTが配置されている。画素TFTのゲート電極には走査線が、ソース電極またはドレイン電極の一方には信号線が接続されており、ソース電極またはドレイン電極の残る一方に液晶素子が接続されている。
【0081】
各画素における表示動作について述べる。走査線が選択されると、選択された走査線に接続される画素TFTがオン状態となる。その間に画素TFTに接続された信号線にデータが入力されると、その信号線の電位が液晶素子に印加され、液晶素子は印加された電圧に応じて光の透過率を変化させる。こうして、各画素における輝度が決定し表示が行なわれる。
【0082】
一つの画像は、全ての走査線が順に選択されることによって形成される。また、各走査線が選択されている期間には、全ての信号線に順次、または一斉にデータが入力され、選択された行に画像データが入力される。一つの画像が表示される期間を1フレームといい、毎秒60フレーム以上であることが好ましい。
【0083】
上述した動作方法によると、画素数が決まれば、駆動回路に必要なおよその駆動周波数が決まることになる。例えば、カラーVGA規格では、画素数は640×480×RGBであるから、60フレーム/秒で動作するとして、一本の走査線を選択する期間はおよそTg=1/60/480sec=35μsecとなる。また、画像データの取り込みを1クロックあたりRGB×1画素分とすると、1クロックはTd=Tg/640sec=54nsec程度としなければならない。なお、画素にデータを入力する時間は、線順次駆動では、一本の走査線を選択する期間(Tg=35μsec)程度となる。
【0084】
実際の動作周波数は、画像データの分割数、フレーム周波数、帰線期間等に依存するが、画素および走査線駆動回路は、1〜100kHzの周波数で動作し、信号線駆動回路は、0.1〜100MHzの周波数で動作することが要求される。
【0085】
なお、ここでは液晶表示装置の場合の説明を行った。EL層に代表される発光層を有する表示装置では、駆動方法は多少異なるが、一つの画像は、全ての走査線が順に選択されることによって形成されること、各走査線が選択されている期間には全ての信号線に順次、または一斉にデータが入力され、選択された行に画像データが入力されるという方式は共通である。従って、駆動周波数に関しても同様な考え方を適用することができる。
【0086】
実施の形態1では、このような動作周波数の考察に基づいて、高速動作が必要となる信号線駆動回路203を含む領域に、高移動度TFT作製プロセスを適用した場合を示す。つまり、図2において、第1の領域207にのみ連続発振レーザを用いた半導体膜の結晶化の方法を適用する。なお、第1の領域を除く領域については、公知の活性層形成技術を用いれば良い。
【0087】
図2において、第1の領域207は、基板201の30%以下(好ましくは10%以下)にすることが可能であり、連続発振レーザプロセスに要する時間は、基板全体に対して連続発振レーザプロセスを行なう場合と比較して、およそ30%以下(好ましくは10%以下)にすることが可能となる。
【0088】
実施の形態1では、律速となる信号線駆動回路を含む第1の領域207に、高移動度TFT作製プロセスを用いることによって、装置全体の高速動作を達成したアクティブマトリクス型の半導体表示装置を実現している。また、連続発振レーザを用いた結晶化プロセスを用いているにもかかわらず、高スループットを実現している。
【0089】
なお、実施の形態1では、信号線駆動回路を含む領域に高移動度のTFTを作製するプロセスを適用したが、もちろん、走査線駆動回路を含む領域に適用しても構わないし、画素を含む領域に適用しても構わない。特に、全てのTFTを含む領域に対して高移動度のTFTを作製するプロセスを適用する場合であっても、基板全体に対して適用する場合と比較してスループットは向上するため好ましい。
【0090】
(実施の形態2)
本発明の表示部を有する半導体装置の代表的な形態として、表示部を有する半導体装置を例にとって説明する。
【0091】
図1に示すのは、本発明の表示部を有する半導体装置を上から見たときの構成図である。図1において、表示部を有する半導体装置は、基板101上に形成された半導体表示部102、第1の制御回路112、第2の制御回路113、CPU114、第1のメモリ115、第2のメモリ116、入出力端子111によって構成されている。また、半導体表示部102は、画素領域119、信号線駆動回路117、走査線駆動回路118によって構成されている。
【0092】
図1に示した半導体装置は、画像データを取り込み、または作成して、画像データの加工とフォーマット変換を行い、画像を表示する装置である。ブロック構成は図21に示したブロック図と同等であり、動作および機能に関しては図21で説明した通りであるので、ここでは説明を省略する。
【0093】
各回路ブロックの動作周波数については、個々の半導体装置に依存するため一概には言えないが、CPUの動作周波数に同期して他の回路ブロックも動作するのが通常である。従って、CPU114およびバスにつながる各回路ブロックの動作周波数を改善することが好ましい。
【0094】
そのため、実施の形態2では、CPU114およびバスにつながる第1の制御回路112、第2の制御回路113、第1のメモリ115、第2のメモリ116と、信号線駆動回路117とに高移動度TFTの作製プロセスを適用する。つまり、図1において、第1の領域103にのみ連続発振レーザを用いた半導体活性層の結晶化の方法を適用する。なお、第1の領域を除く領域については、公知の活性層形成技術を用いれば良い。
【0095】
図1において、第1の領域103は、基板の50%以下(好ましくは30%以下)にすることが可能であり、連続発振レーザプロセスに要する時間は、基板全体に対して連続発振レーザプロセスを行う場合と比較して、およそ50%以下(好ましくは30%以下)とすることが可能となる。
【0096】
また、連続発振レーザを用いた半導体活性層の結晶化を適用する領域は、スループットの観点からは、なるべく局在していることが好ましい。図1に示した構成では、信号線駆動回路と走査線駆動回路の位置を入れ換えることが可能であるが、高速動作を必要とする信号線駆動回路を、CPU114およびバスにつながる第1の制御回路112、第2の制御回路113、第1のメモリ115、第2のメモリ116の近くに配置することによって、第1の領域を基板上に局在させている。
【0097】
このように配置することによって、連続発振レーザ光の照射位置を基板の全面に移動させる必要がなく、同じ面積で基板上に散在する複数の領域に連続発振レーザを照射する場合と比較して、結晶化に要する時間を短縮することが可能となる。
【0098】
このように、連続発振レーザ光の照射位置は、基板上に局在していることが好ましい。また、連続発振レーザ光あるいは基板の移動は単純であることが好ましく、連続発振レーザ光の照射領域は、長方形であることが好ましい。つまり、連続発振レーザ光の照射領域は、長方形で表される数個(好ましくは1〜10個)の領域であることが好ましい。
【0099】
実施の形態2では、高速動作が要求されるCPU114を含むシステムを含む第1の領域103に、高移動度TFT作製プロセスを用いることによって、装置全体の高速動作を達成した半導体装置を実現した。また、第1の領域の基板に占める割合を減らすことによって、連続発振レーザを用いた結晶化プロセスを用いているにもかかわらず、高スループットを実現した。
【0100】
なお、実施の形態2では、CPU114、第1の制御回路112、第2の制御回路113、第1のメモリ115、第2のメモリ116および信号線駆動回路117を含む領域に高移動度のTFTを作製するプロセスを適用したが、回路ブロックの構成によっては、同じ周波数で動作する場合であっても、TFTに要求される特性が異なってくる。
【0101】
例えば、特にCPU114、第1の制御回路112、第1のメモリ115を構成するTFTに特に高特性が要求される場合には、それらを含む領域のみに高移動度のTFTを作製するプロセスを適用することも有効である。
【0102】
そのような場合においても、連続発振レーザによる活性層の結晶化時間が短縮されるように、CPU114、第1の制御回路112、第1のメモリ115の配置方法を工夫することが好ましい。そのような例を、図22に示す。
【0103】
もちろん、第1の領域だけでなく、走査線駆動回路を含む領域、あるいは画素を含む領域に高移動度のTFTを作製するプロセスを適用しても構わない。特に、全てのTFTを含む領域に対して高移動度のTFTを作製するプロセスを適用する場合であっても、基板全体に対して適用する場合と比較してスループットは上昇するため好ましい。
【0104】
なお、本実施の形態では、CPUやメモリといった大まかな回路ブロックに分割をしているが、本発明はこれに限らない。回路ブロックとして、レジスタや分周回路といったより小さな回路構成を扱っても良い。そして、そのような小さなブロックに対して連続発振レーザを用いた結晶化プロセスの適用を選択しても良い。
【0105】
また、CPUやメモリといった大きな回路ブロックに対して、連続発振レーザを用いた結晶化プロセスを適用する場合には、必ずしもその全面に適用する必要はない。回路ブロック内で相対的に動作周波数の高い領域のみに選択的に適用することも可能である。
【0106】
以下に本発明の実施例を示す。
【0107】
【実施例】
[実施例1]
本実施例では、基板上の任意の領域にレーザ光の照射を行う方法について図6および図20を用いて説明する。
【0108】
図6には、線状ビームを形成し、基板に照射する装置の概略が示されている。
【0109】
レーザ601から射出されたレーザ光は、ミラー602を経由して、凸レンズ603に入射する。ここで、レーザ601は連続発振またはパルス発振の固体レーザまたは気体レーザまたは金属レーザのいずれでもよい。本実施例では、連続発振YAGレーザを用いる。レーザ601から発振されるレーザ光は非線形光学素子により高調波に変換してもよい。また、レーザ601とミラー602との間、またはミラー602と凸レンズ603との間にビームエキスパンダーを設置して長尺方向および短尺方向ともにそれぞれ所望の大きさに拡大してもよい。ビームエキスパンダーはレーザから射出されたレーザ光の形状が小さい場合に特に有効である。また、ミラーは設置しなくても良いし、複数設置してもよい。
【0110】
レーザ光は凸レンズ603に対して斜めに入射させる。このようにすることで、非点収差などの収差により焦点位置がずれ、照射面またはその近傍において線状ビーム606を形成することができる。なお、凸レンズ603は合成石英ガラス製とすれば、高い透過率が得られるので望ましい。また、凸レンズは球面収差を補正した非球面レンズとするのが望ましい。非球面レンズを用いれば、集光性がよくなり、アスペクト比の向上やエネルギー密度の分布が向上する。
【0111】
なお、ここでいう「線状」は、厳密な意味で「線」を意味しているのではなく、アスペクト比の大きい長方形もしくは長楕円形を意味する。例えば、アスペクト比が2以上(好ましくは10〜10000)のもの指す。なお、線状とするのは被照射体に対して十分なアニールを行うためのエネルギー密度を確保するためである。なお、線状ビームとは厳密に線状である必要はない。
【0112】
そして、このようにして形成される線状ビーム606を照射しながら、例えば607で示す方向または608で示す方向に被照射体604に対して相対的に移動することで、被照射体604において所望の領域または全面を照射することができる。
【0113】
そして、このようにして形成される線状ビームを照射しながら、例えば607で示す方向または608で示す方向に被照射体604に対して相対的に移動することで、被照射体604において所望の領域に照射することができる。レーザを基盤に照射ときの様子を図20に示す。レーザ照射領域609上に描かれた矢印は、照射レーザの軌跡を表す。
【0114】
なお、レーザを生成する光学系は他の公知のものでもよい。
[実施例2]
本実施例では、本発明の半導体装置において、高移動度TFTの作製プロセスに用いられる、連続発振レーザを用いた半導体膜の結晶化の方法について述べる。
【0115】
ガラス基板上に下地膜として、プラズマCVD法により酸化窒化珪素膜(組成比Si=32%、O=59%、N=7%、H=2%)400nmを形成した。続いて、前記下地膜上に半導体膜として、プラズマCVD法により非晶質珪素膜150nmを形成した。そして、500℃で3時間の熱処理を行って、半導体膜が含有する水素を放出させた後、レーザアニール法により半導体膜の結晶化を行った。
【0116】
レーザアニ-ル法に用いるレーザとしては、連続発振のYVO4レーザを用いた。レーザアニール法の条件は、レーザ光としてYVO4レーザの第2高調波(波長532nm)を用いた。レーザ光を光学系により所定の形状のビームとして、基板表面上に形成した半導体膜を照射した。
【0117】
また、レーザ光を基板表面上に形成した半導体膜に照射する際に用いる光学系としては、実施例1で説明した光学系(図6参照)を用いた。
【0118】
本実施例では、凸レンズに対するレーザ光の入射角φを約20°として200μm×50μmの楕円状ビームを形成し、ガラス基板105を50cm/sの速度で移動させながら照射して、半導体膜の結晶化を行った。
【0119】
また、楕円状ビームの相対的な走査方向は、楕円状ビームの長軸に垂直な方向とした。
【0120】
このようにして得られた結晶性半導体膜にセコエッチングを行って、SEMにより1万倍にて表面を観察した結果を図7に示す。なお、セコエッチングにおけるセコ液はHF:H2O=2:1に添加剤としてK2Cr27を用いて作製されるものである。図7は、図中の矢印で示す方向にレーザ光を相対的に走査させて得られたものである。レーザ光の走査方向に平行に大粒径の結晶粒が形成されている様子がわかる。つまり、レーザ光の走査方向に対して延在するように結晶成長がなされる。
【0121】
このように、本実施例の手法を用いて結晶化を行った半導体膜には大粒径の結晶粒が形成されている。そのため、前記半導体膜を半導体活性層として用いてTFTを作製すると、前記TFTのチャネル形成領域に含まれる結晶粒界の本数を少なくすることができる。また、個々の結晶粒の内部は実質的に単結晶と見なせる結晶性を有することから、単結晶半導体を用いたトランジスタと同等の高いモビリティ(電界効果移動度)を得ることも可能である。
【0122】
さらに、TFTを、そのキャリアの移動方向が、形成された結晶粒の延在する方向と揃うように配置すれば、キャリアが結晶粒界を横切る回数を極端に減らすことができる。そのため、オン電流値(TFTがオン状態にある時に流れるドレイン電流値)、オフ電流値(TFTがオフ状態にある時に流れるドレイン電流値)、しきい値電圧、S値及び電界効果移動度のバラツキを低減することも可能となり、電気的特性は著しく向上する。
【0123】
なお、半導体膜の広い範囲に楕円状ビーム606を照射するため、楕円状ビーム606をその長軸に垂直な方向に走査して半導体膜に照射する動作(以下、スキャンと表記する)を、複数回行っている。ここで、1回のスキャン毎に、楕円状ビーム606の位置は、その長軸に平行な方向にずらされる。また、連続するスキャン間では、その走査方向を逆にする。ここで、連続する2回のスキャンにおいて、一方を往路のスキャン、もう一方を復路のスキャンと呼ぶことにする。
【0124】
楕円状ビーム606の位置を、1回のスキャン毎にその長軸に平行な方向にずらす大きさを、ピッチdと表現する。また、往路のスキャンにおいて、図7に示したような大粒径の結晶粒が形成された領域の、楕円状ビーム606の走査方向に垂直な方向の長さを、D1と表記する。復路のスキャンにおいて、図7に示したような大粒径の結晶粒が形成された領域の、楕円状ビーム606の走査方向に垂直な方向の長さを、D2と表記する。また、D1とD2の平均値を、Dとする。
【0125】
このとき、オーバーラップ率RO.L[%]を式(1)で定義する。
【0126】
O.L=(1−d/D)×100・・・式(1)
【0127】
本実施例では、オーバーラップ率RO.Lを0[%]とした。
【0128】
[実施例3]
本実施例では、本発明の半導体装置において、高移動度TFTの作製プロセスに用いられる、連続発振レーザを用いた半導体膜の結晶化の方法について、実施例2とは異なる例を示す。
【0129】
半導体膜として非晶質珪素膜を形成するまでの工程は、実施例2と同様である。その後、特開平7−183540号公報に記載された方法を利用し、前記半導体膜上にスピンコート法にて酢酸ニッケル水溶液(重量換算濃度5ppm、体積10ml)を塗布し、500℃の窒素雰囲気で1時間、550℃の窒素雰囲気で12時間の熱処理を行った。続いて、レーザアニール法により、半導体膜の結晶性の向上を行った。
【0130】
レーザアニール法に用いるレーザとしては、連続発振のYVO4レーザを用いた。レーザアニール法の条件は、レーザ光としてYVO4レーザの第2高調波(波長532nm)を用い、図6で示した光学系における凸レンズ103に対するレーザ光の入射角φを約20°として、200μm×50μmの楕円状ビームを形成した。ガラス基板105を50cm/sの速度で移動させながら、前記楕円状ビームを照射して、半導体膜の結晶性の向上を行った。
【0131】
なお、楕円状ビーム606の相対的な走査方向は、楕円状ビーム606の長軸に垂直な方向とした。
【0132】
このようにして得られた結晶性半導体膜にセコエッチングを行って、SEMにより1万倍にて表面を観察した。その結果を図8に示す。図8は、図中の矢印で示す方向にレーザ光を相対的に走査させて得られたものであり、走査方向に対して延在して大粒径の結晶粒が形成されている様子がわかる。
【0133】
このように、本発明を用いて結晶化を行った半導体膜には大粒径の結晶粒が形成されているため、前記半導体膜を用いてTFTを作製すると、そのチャネル形成領域に含まれる結晶粒界の本数を少なくすることができる。また、個々の結晶粒は実質的に単結晶と見なせる結晶性を有することから、単結晶半導体を用いたトランジスタと同等の高いモビリティ(電界効果移動度)を得ることも可能である。
【0134】
さらに、形成された結晶粒が一方向に揃っている。そのため、TFTを、そのキャリアの移動方向が、形成された結晶粒の延在する方向と揃うように配置すれば、キャリアが結晶粒界を横切る回数を極端に減らすことができる。そのため、オン電流値、オフ電流値、しきい値電圧、S値及び電界効果移動度のバラツキを低減することも可能となり、電気的特性は著しく向上する。
【0135】
なお、半導体膜の広い範囲に楕円状ビーム606を照射するため、楕円状ビーム606をその長軸に垂直な方向に走査して半導体膜に照射する動作(スキャン)を、複数回行っている。ここで、1回のスキャン毎に、楕円状ビーム606の位置は、その長軸に平行な方向にずらされる。また、連続するスキャン間では、その走査方向を逆にする。ここで、連続する2回のスキャンにおいて、一方を往路のスキャン、もう一方を復路のスキャンと呼ぶことにする。
【0136】
楕円状ビーム606の位置を、1回のスキャン毎にその長軸に平行な方向にずらす大きさを、ピッチdと表現する。また、往路のスキャンにおいて、図8に示したような大粒径の結晶粒が形成された領域の、楕円状ビーム606の走査方向に垂直な方向の長さを、D1と表記する。復路のスキャンにおいて、図8に示したような大粒径の結晶粒が形成された領域の、楕円状ビーム606の走査方向に垂直な方向の長さを、D2と表記する。また、D1とD2の平均値を、Dとする。
【0137】
このとき、式(1)と同様に、オーバーラップ率RO.L[%]を定義する。本実施例では、オーバーラップ率RO.Lを0[%]とした。
【0138】
また、上記結晶化の手法によって得られた半導体膜(図中、Improved CG−Siliconと表記)のラマン散乱分光の結果を図9に太線で示す。ここで、比較のため、単結晶シリコン(図中、ref.(100)Si Waferと表記)のラマン散乱分光の結果を細線で示した。また、非晶質珪素膜を形成後、熱処理を行って半導体膜が含有する水素を放出させた後、パルス発振のエキシマレーザを用い結晶化を行った半導体膜(図中、excimer laser annealingと表記)のラマン散乱分光の結果を図9に点線で示した。
【0139】
本実施例の手法によって得られた半導体膜のラマンシフトは、517.3cm-1のピークを有する。また、半値幅は、4.96cm-1である。一方、単結晶シリコンのラマンシフトは、520.7cm-1のピークを有する。また、半値幅は、4.44cm-1である。パルス発振のエキシマレーザを用い結晶化を行った半導体膜のラマンシフトは、516.3cm-1である。また、半値幅は、6.16cm-1である。
【0140】
図9の結果により、本実施例に示した結晶化の手法によって得られた半導体膜の結晶性が、パルス発振のエキシマレーザを用い結晶化を行った半導体膜の結晶性と比べて、単結晶シリコンに近いことがわかる。
【0141】
[実施例4]
本実施例では、実施例2に示した手法によって結晶化した半導体膜を用いてTFTを作製した例について、図6、図10および図11を用いて説明する。
【0142】
本実施例では基板20として、ガラス基板を用い、ガラス基板上に下地膜21として、プラズマCVD法により酸化窒化珪素膜(組成比Si=32%、O=27%、N=24%、H=17%)50nm、酸化窒化珪素膜(組成比Si=32%、O=59%、N=7%、H=2%)100nmを積層した。次いで、下地膜21上に半導体膜22として、プラズマCVD法により非晶質珪素膜150nmを形成した。そして、500℃で3時間の熱処理を行って、半導体膜が含有する水素を放出させた。(図10(A))
【0143】
その後、レーザ光として連続発振のYVO4レーザの第2高調波(波長532nm、5.5W)を用い、図6で示した光学系における凸レンズ603に対するレーザ光の入射角φを約20°として200μm×50μmの楕円状ビームを形成した。前記楕円状ビームを、50cm/sの速度で相対的に走査して、半導体膜22に照射した。(図10(B))
【0144】
そして、第1のドーピング処理を行う。これはしきい値を制御するためのチャネルドープである。材料ガスとしてB26を用い、ガス流量30sccm、電流密度0.05μA、加速電圧60keV、ドーズ量1×1014/cm2として行った。(図10(C))
【0145】
続いて、パターニングを行って、半導体膜24を所望の形状にエッチングした後、エッチングされた半導体膜を覆うゲート絶縁膜27としてプラズマCVD法により膜厚115nmの酸化窒化珪素膜を形成する。次いで、ゲート絶縁膜27上に導電膜として膜厚30nmのTaN膜28と、膜厚370nmのW膜29を積層形成する。(図10(D))
【0146】
フォトリソグラフィ法を用いてレジストからなるマスク(図示せず)を形成して、W膜、TaN膜、ゲート絶縁膜をエッチングする。
【0147】
そして、レジストからなるマスクを除去し、新たにマスク33を形成して第2のドーピング処理を行い、半導体膜にn型を付与する不純物元素を導入する。この場合、導電層30、31がn型を付与する不純物元素に対するマスクとなり、自己整合的に不純物領域34が形成される。本実施例では第2のド−ピング処理は、半導体膜の膜厚が150nmと厚いため2条件に分けて行った。本実施例では、材料ガスとしてフォスフィン(PH3)を用い、ドーズ量を2×1013/cm2とし、加速電圧を90keVとして行った後、ドーズ量を5×1014/cm2とし、加速電圧を10keVとして行った。(図10(E))
【0148】
次いで、レジストからなるマスク33を除去した後、新たにレジストからなるマスク35を形成して第3のドーピング処理を行う。第3のドーピング処理により、pチャネル型TFTの活性層となる半導体膜に前記一導電型とは逆の導電型を付与する不純物元素が添加された不純物領域36を形成する。導電層30、31を不純物元素に対するマスクとして用い、p型を付与する不純物元素を添加して自己整合的に不純物領域36を形成する。本実施例では第3のド−ピング処理においても、半導体膜の膜厚が150nmと厚いため2条件に分けて行った。本実施例では、材料ガスとしてジボラン(B26)を用い、ドーズ量を2×1013/cm2とし、加速電圧を90keVとして行った後、ドーズ量を1×1015/cm2とし、加速電圧を10keVとして行った。(図10(F))
【0149】
以上までの工程で、それぞれの半導体層に不純物領域34、36が形成される。
【0150】
次いで、レジストからなるマスク35を除去して、プラズマCVD法により第1の層間絶縁膜37として膜厚50nmの酸化窒化珪素膜(組成比Si=32.8%、O=63.7%、N=3.5%)を形成した。
【0151】
次いで、熱処理により、半導体層の結晶性の回復、それぞれの半導体層に添加された不純物元素の活性化を行う。本実施例ではファーネスアニール炉を用いた熱アニール法により、窒素雰囲気中にて550度4時間の熱処理を行った。(図10(G))
【0152】
次いで、第1の層間絶縁膜37上に無機絶縁膜材料または有機絶縁物材料から成る第2の層間絶縁膜38を形成する。本実施例では、CVD法により膜厚50nmの窒化珪素膜を形成した後、膜厚400nmの酸化珪素膜を形成した。
【0153】
そして、熱処理を行うと水素化処理を行うことができる。本実施例では、ファーネスアニール炉を用い、410度で1時間、窒素雰囲気中にて熱処理を行った。
【0154】
続いて、各不純物領域とそれぞれ電気的に接続する配線39を形成する。本実施例では、膜厚50nmのTi膜と、膜厚500nmのAl―Si膜と、膜厚50nmのTi膜との積層膜をパターニングして形成した。もちろん、二層構造に限らず、単層構造でもよいし、三層以上の積層構造にしてもよい。また、配線の材料としては、AlとTiに限らない。例えば、TaN膜上にAlやCuを形成し、さらにTi膜を形成した積層膜をパターニングして配線を形成してもよい。(図10(H))
【0155】
以上の様にして、チャネル長6μm、チャネル幅4μmのnチャネル型TFT51とpチャネル型TFT52が形成された。
【0156】
これらの電気的特性を測定した結果を図11に示す。nチャネル型TFT51の電気的特性を図11(A)に、pチャネル型TFT52の電気的特性を図11(B)に示す。電気的特性の測定条件は、測定点をそれぞれ2点とし、ゲート電圧Vg=―16〜16Vの範囲で、ドレイン電圧Vd=1V及び5Vとした。また、図11において、ドレイン電流(ID)、ゲート電流(IG)は実線で、移動度(μFE)は点線で示している。
【0157】
上述した方法で結晶化を行った半導体膜には大粒径の結晶粒が形成されているため、前記半導体膜を用いてTFTを作製すると、そのチャネル形成領域に含まれる結晶粒界の本数を少なくすることができる。さらに、形成された結晶粒は一方向に揃っているため、TFTのチャネル方向とレーザ光の走査方向とをおおむね平行とすることで、キャリアが結晶粒界を横切る回数を極端に減らすことができる。そのため、図11に示したように電気的特性の良いTFTが得られる。特に移動度が、nチャネル型TFTにおいて524cm2/Vs、pチャネル型TFTにおいて205cm2/Vsとなることがわかる。
【0158】
本実施例に示した連続発振レーザを用いた半導体膜の活性化方法は、本発明における、高速動作が必要な回路ブロックを構成するTFTに対して適用することができる。
特に、TFTのチャネル方向とレーザ光の走査方向とをおおむね平行(30°以内)とすることで、単結晶シリコン基板に形成した場合とほぼ同等な動作特性を有する回路ブロックを実現することができる。
【0159】
[実施例5]
本実施例では、実施例3に示した手法によって結晶化した半導体膜を用いてTFTを作製した例について、図6、図12〜図14、図15を用いて説明する。
【0160】
半導体膜として非晶質珪素膜を形成するまでの工程は、実施例4と同様である。なお、非晶質珪素膜は、150nmの厚さで形成した。(図12(A))
【0161】
その後、特開平7−183540号公報に記載された方法を利用し、前記半導体膜上にスピンコート法にて酢酸ニッケル水溶液(重量換算濃度5ppm、体積10ml)を塗布して金属含有層41を形成する。そして、500℃の窒素雰囲気で1時間、550℃の窒素雰囲気で12時間の熱処理を行った。こうして半導体膜42を得た。(図12(B))
【0162】
続いて、レーザアニール法により、半導体膜42の結晶性の向上を行う。
【0163】
レーザアニール法の条件は、レーザ光として連続発振のYVO4レーザの第2高調波(波長532nm、5.5W)を用い、図6で示した光学系における凸レンズ603に対するレーザ光の入射角φを約20°として200μm×50μmの楕円状ビームを形成した。前記楕円状ビームを、基板を20cm/sまたは50cm/sの速度で移動させながら照射して、半導体膜42の結晶性の向上を行った。こうして半導体膜43を得た。(図12(C))
【0164】
図12(C)の半導体膜の結晶化の後の工程は、実施例5において示した図10(C)〜図10(H)の工程と同様である。こうして、チャネル長6μm、チャネル幅4μmのnチャネル型TFT51とpチャネル型TFT52が形成された。これらの電気的特性を測定した。
【0165】
上記工程によって作製したTFTの電気的特性を、図13、図14、図15に示す。
【0166】
図13(A)及び図13(B)に、図12(C)のレーザアニール工程において、基板の速度を20cm/sで移動させて作製したTFTの電気的特性を示す。図13(A)に、nチャネル型TFT51の電気的特性を示す。また図13(B)に、pチャネル型TFT52の電気的特性を示す。また、図14(A)及び図14(B)に、図12(C)のレーザアニール工程において、基板の速度を50cm/sで移動させて作製したTFTの電気的特性を示す。図14(A)に、nチャネル型TFT51の電気的特性を示す。また図14(B)に、pチャネル型TFT52の電気的特性を示す。
【0167】
なお、電気的特性の測定条件は、ゲート電圧Vg=―16〜16Vの範囲で、ドレイン電圧Vd=1V及び5Vとした。また、図13、図14において、ドレイン電流(ID)、ゲート電流(IG)は実線で、移動度(μFE)は点線で示している。
【0168】
本実施例に示した結晶化を行った半導体膜には大粒径の結晶粒が形成されているため、前記半導体膜を用いてTFTを作製すると、そのチャネル形成領域に含まれる結晶粒界の本数を少なくすることができる。さらに、形成された結晶粒は一方向に揃っており、レーザ光の相対的な走査方向に対して交差する方向に形成される粒界が少ないため、キャリアが結晶粒界を横切る回数を極端に減らすことができる。
【0169】
そのため、図13及び図14に示したように電気的特性の良いTFTが得られる。特に移動度が、図13ではnチャネル型TFTにおいて510cm2/Vs、pチャネル型TFTにおいて200cm2/Vs、また、図14ではnチャネル型TFTにおいて595cm2/Vs、pチャネル型TFTにおいて199cm2/Vsと非常に優れていることがわかる。そして、このようなTFTを用いて半導体装置を作製すれば、その動作特性および信頼性をも向上することが可能となる。
【0170】
また、図15に、図12(C)のレーザアニール工程において、基板の速度を50cm/sで移動させて作製したTFTの電気的特性を示す。図15(A)に、nチャネル型TFT51の電気的特性を示す。また図15(B)に、pチャネル型TFT52の電気的特性を示す。
【0171】
なお、電気的特性の測定条件は、ゲート電圧Vg=―16〜16Vの範囲で、ドレイン電圧Vd=0.1V及び5Vとした。
【0172】
図15に示したように電気的特性の良いTFTが得られる。特に移動度が、図15(A)に示したnチャネル型TFTにおいて657cm2/Vs、図15(B)に示したpチャネル型TFTにおいて219cm2/Vsと非常に優れていることがわかる。そして、このようなTFTを用いて半導体装置を作製すれば、その動作特性および信頼性をも向上することが可能となる。
【0173】
本実施例に示した連続発振レーザを用いた半導体膜の活性化方法は、本発明における、高速動作が必要な回路ブロックを構成するTFTに対して適用することができる。
特に、TFTのチャネル方向とレーザ光の走査方向とをおおむね平行(30°以内)とすることで、単結晶シリコン基板に形成した場合とほぼ同等な動作特性を有する回路ブロックを実現することができる。
【0174】
[実施例6]
本実施例では複数の回路とアクティブマトリクス型液晶表示部が同一基板上に形成される半導体装置の作製工程について図3、図4を用いて説明する。
【0175】
図3及び図4に示した断面図は、第1の領域、第2の領域、第3の領域によって構成されている。
第1の領域は特に高速動作を要求する回路ブロック(例えば、CPU、信号線駆動回路等)であり、本発明において連続発振レーザを用いた半導体膜の結晶化の方法を行う領域である。また、第2の領域はそれ以外の回路ブロック(例えば、走査線駆動回路)、第3の領域は画素領域を示す。
【0176】
なお、図3及び図4では、回路ブロックを代表してNチャネル型TFTとPチャネル型TFTを、画素領域を代表して、Nチャネル型TFT(画素TFT)と、保持容量を示す。
【0177】
基板5000は、石英基板、シリコン基板、金属、基板又はステンレス基板の表面に絶縁膜を形成したものを用いる。また本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ても良い。本実施例で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のガラスからなる基板5000を用いた。
【0178】
次いで、基板5000上に酸化珪素膜、窒化珪素膜又は酸化窒化珪素膜などの絶縁膜から成る下地膜5001を形成する。本実施例の下地膜5001は2層構造で形成したが、前記絶縁膜の単層構造又は前記絶縁膜を2層以上積層させた構造であっても良い。
【0179】
本実施例では、下地膜5001の1層目として、プラズマCVD法を用いて、SiH4、NH3、及びN2Oを反応ガスとして成膜される窒化酸化珪素膜5001aを10〜200[nm](好ましくは50〜100[nm])の厚さに形成する。本実施例では、窒化酸化珪素膜5001aを50[nm]の厚さに形成した。次いで下地膜5001の2層目として、プラズマCVD法を用いて、SiH4及びN2Oを反応ガスとして成膜される酸化窒化珪素膜5001bを50〜200[nm](好ましくは100〜150[nm])の厚さに形成する。本実施例では、酸化窒化珪素膜5001bを100[nm]の厚さに形成した。
【0180】
続いて、下地膜5001上に半導体層5002〜5006、6002、6003を形成する。半導体層5002〜5005、6002、6003は公知の手段(スパッタ法、LPCVD法、プラズマCVD法等)により25〜80[nm](好ましくは30〜60[nm])の厚さで半導体膜を成膜する。なお前記半導体膜としては、非晶質半導体膜、微結晶半導体膜、結晶質半導体膜、又は非晶質珪素ゲルマニウム膜などの非晶質構造を有する化合物半導体膜などを用いても良い
【0181】
次いで、第2の領域と第3の領域、あるいは基板全域の前記半導体膜に対して第1の結晶化を行う。第1の結晶化法としては、公知の結晶化法(レーザ結晶化法、RTA又はファーネスアニール炉を用いる熱結晶化法、結晶化を助長する金属元素を用いる熱結晶化法等)を用いることができる。
【0182】
本実施例では、プラズマCVD法を用いて、膜厚55[nm]の非晶質珪素膜を成膜した。そして、第1の結晶化法として、ニッケルを含む溶液を非晶質珪素膜上に保持させ、この非晶質珪素膜に脱水素化(500[℃]、1時間)を行った後、熱結晶化(550[℃]、4時間)を行って第1の結晶質珪素膜を形成した。
【0183】
なおレーザ結晶化法で第1の結晶質半導体膜を作製する場合には、第2の領域と第3の領域のみを選択的に行っても良いし、基板全域の前記半導体膜に対して結晶化を行ってもよい。レーザは、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、YVO4レーザ、YLFレーザ、YAlO3レーザ、ガラスレーザ、ルビーレーザ、Ti:サファイアレーザ等を用いることができる。また後者の固体レーザとしては、Cr、Nd、Er、Ho、Ce、Co、Ti又はTmがドーピングされたYAG、YVO4、YLF、YAlO3などの結晶を使ったレーザを用いることができる。当該レーザの基本波はドーピングする材料によって異なり、1[μm]前後の基本波を有するレーザ光が得られる。基本波に対する高調波は、非線形光学素子を用いることで得ることができる。
【0184】
結晶化の条件は適宜設定されるが、エキシマレーザを用いる場合はパルス発振周波数300[Hz]とし、レーザーエネルギー密度を100〜700[mJ/cm2](代表的には200〜300[mJ/cm2])とすると良い。またYAGレーザを用いる場合には、その第2高調波を用いてパルス発振周波数1〜300[Hz]とし、レーザーエネルギー密度を300〜1000[mJ/cm2](代表的には350〜500[mJ/cm2])とすると良い。そして幅100〜1000[μm](好ましくは幅400[μm])で線状に集光したレーザ光を基板全面に渡って照射し、このときの線状ビームの重ね合わせ率(オーバーラップ率)を50〜98[%]として行っても良い。
【0185】
次いで、第1の領域の半導体膜に対して第2の結晶化を行う。第2の結晶化法には、連続発振レーザを用いた結晶化を行う。連続発振レーザを用いた結晶化の方法としては、実施例2、3に示した方法を用いることができる。こうして第2の結晶質珪素を得る。
【0186】
このような半導体膜の結晶化工程によって、高速動作が要求される回路ロジックを含む第1の領域には、第1の結晶性珪素膜が、他の領域には第2の結晶性珪素膜が、それぞれ形成される。
【0187】
第1の結晶性珪素膜は、レーザ光の相対的な走査方向に延在して、大粒径の結晶粒が形成されているため、第1の結晶性珪素膜を活性層として有するTFTは、高い電気的特性を有する。
特に、チャネル方向がレーザ光の相対的な走査方向とおおむね平行に形成されている場合には、キャリアが結晶粒界を横切る回数を極端に減らすことができるため、単結晶シリコン上に形成されたトランジスタと同程度の電気特性を実現することも可能である。
【0188】
一方、連続発振レーザはビーム幅が狭い(50〜500μm)ため、広い領域にこの結晶化プロセスを適用するのはスループットの観点から不利である。本発明では、連続発振レーザを用いた結晶化を基板上の限られた領域に限定することでスループットの向上を図っている。
【0189】
次に、フォトリソグラフィ法を用いたパターニング処理によって半導体層5002〜5005、6002,6003を形成した。
【0190】
本実施例では、結晶化を助長する金属元素を用いて非晶質珪素膜の結晶化を行ったため、前記金属元素が結晶質珪素膜中に残留している。そのため、前記結晶質珪素膜上に50〜100[nm]の非晶質珪素膜を形成し、加熱処理(RTA法やファーネスアニール炉を用いた熱アニール等)を行って、該非晶質珪素膜中に前記金属元素を拡散させ、前記非晶質珪素膜は加熱処理後にエッチングを行って除去する。その結果、前記第1の結晶質珪素膜中の金属元素の含有量を低減または除去することができる。
【0191】
なお半導体層5002〜5005、6002、6003を形成した後、TFTのしきい値を制御するために微量な不純物元素(ボロンまたはリン)のドーピングを行ってもよい。
【0192】
次いで、半導体層5002〜5005、6002、6003を覆うゲート絶縁膜5006を形成する。ゲート絶縁膜5006はプラズマCVD法やスパッタ法を用いて、膜厚を40〜150[nm]として珪素を含む絶縁膜で形成する。本実施例では、ゲート絶縁膜5006としてプラズマCVD法により酸化窒化珪素膜を110[nm]の厚さに形成した。勿論、ゲート絶縁膜5006は酸化窒化珪素膜に限定されるものでなく、他の珪素を含む絶縁膜を単層または積層構造として用いても良い。
【0193】
なおゲート絶縁膜5006として酸化珪素膜を用いる場合には、プラズマCVD法でTEOS(Tetraethyl Orthosilicate)とO2とを混合し、反応圧力40[Pa]、基板温度300〜400[℃]とし、高周波(13.56[MHz])電力密度0.5〜0.8[W/cm2]で放電させて形成しても良い。上記の工程により作製される酸化珪素膜は、その後400〜500[℃]の熱アニールによって、ゲート絶縁膜5006として良好な特性を得ることができる。
【0194】
次いで、ゲート絶縁膜5006上に膜厚20〜100[nm]の第1の導電膜5007と、膜厚100〜400[n]mの第2の導電膜5008とを積層形成する。本実施例では、膜厚30[nm]のTaN膜からなる第1の導電膜5007と、膜厚370[nm]のW膜からなる第2の導電膜5008を積層形成した。
【0195】
本実施例では、第1の導電膜5007であるTaN膜はスパッタ法で形成し、Taのターゲットを用いて、窒素を含む雰囲気内でスパッタ法で形成した。また第2の導電膜5008であるW膜は、Wのターゲットを用いたスパッタ法で形成した。その他に6フッ化タングステン(WF6)を用いる熱CVD法で形成することもできる。
【0196】
なお本実施例では、第1の導電膜5007をTaN膜、第2の導電膜5008をW膜としたが、第1の導電膜5007及び第2の導電膜5008を構成する材料は特に限定されない。第1の導電膜5007及び第2の導電膜5008は、Ta、W、Ti、Mo、Al、Cu、Cr、Ndから選択された元素、または前記元素を主成分とする合金材料若しくは化合物材料で形成してもよい。また、リン等の不純物元素をドーピングした多結晶珪素膜に代表される半導体膜やAgPdCu合金で形成してもよい。
【0197】
次いで、フォトリソグラフィ法を用いてレジストからなるマスク5009を形成し、電極及び配線を形成するための第1のエッチング処理を行う。第1のエッチング処理では第1及び第2のエッチング条件で行う。(図3(B))
【0198】
本実施例では第1のエッチング条件として、ICP(Inductively Coupled Plasma:誘導結合型プラズマ)エッチング法を用い、エッチング用ガスにCF4とCl2とO2とを用い、それぞれのガス流量比を25:25:10[sccm]とし、1.0[Pa]の圧力でコイル型の電極に500[W]のRF(13.56[MHz])電力を投入してプラズマを生成してエッチングを行った。基板側(試料ステージ)にも150[W]のRF(13.56[MHz])電力を投入し、実質的に負の自己バイアス電圧を印加した。そしてこの第1のエッチング条件によりW膜をエッチングして第1の導電層5007の端部をテーパー形状とした。
【0199】
続いて、レジストからなるマスク5009を除去せずに第2のエッチング条件に変更し、エッチング用ガスにCF4とCl2とを用い、それぞれのガス流量比を30:30[sccm]とし、1.0[Pa]の圧力でコイル型の電極に500[W]のRF(13.56[MHz])電力を投入してプラズマを生成して15秒程度のエッチングを行った。基板側(試料ステージ)にも20[W]のRF(13.56[MHz])電力を投入し、実質的に負の自己バイアス電圧を印加した。第2のエッチング条件では第1の導電層5007及び第2の導電層5008とも同程度にエッチングを行った。なお、ゲート絶縁膜5006上に残渣を残すことなくエッチングするためには、10〜20[%]程度の割合でエッチング時間を増加させると良い。
【0200】
上記の第1のエッチング処理では、レジストからなるマスクの形状を適したものとすることにより、基板側に印加するバイアス電圧の効果により第1の導電層5007及び第2の導電層5008の端部がテーパー形状となる。こうして、第1のエッチング処理により第1の導電層5007と第2の導電層5008から成る第1の形状の導電層5010〜5014、6010、6011を形成した。ゲート絶縁膜5006においては、第1の形状の導電層5010〜5014、6010、6011で覆われない領域が20〜50nm程度エッチングされたため、膜厚が薄くなった領域が形成された。
【0201】
次いで、レジストからなるマスク5009を除去せずに第2のエッチング処理を行う。(図3(C))第2のエッチング処理では、エッチングガスにSF6とCl2とO2を用い、それぞれのガス流量比を24:12:24(sccm)とし、1.3Paの圧力でコイル側の電力に700WのRF(13.56MHz)電力を投入してプラズマを生成して25秒程度のエッチングを行った。基板側(試料ステージ)にも10WのRF(13.56MHz)電力を投入し、実質的に負の自己バイアス電圧を印加した。こうして、W膜を選択的にエッチングして、第2の形状の導電層5015〜5019、6015、6016を形成した。このとき、第1の導電層5015a〜5018a、6015a、6016aは、ほとんどエッチングされない。
【0202】
そして、レジストからなるマスク5009を除去せずに第1のドーピング処理を行い、半導体層5002〜5005、6002、6003にN型を付与する不純物元素を低濃度に添加する。第1のドーピング処理はイオンドープ法又はイオン注入法で行えば良い。イオンドープ法の条件はドーズ量を1×1013〜5×1014[atoms/cm2]とし、加速電圧を40〜80[keV]として行う。本実施例ではドーズ量を5.0×1013[atoms/cm2]とし、加速電圧を50[keV]として行った。N型を付与する不純物元素としては、15族に属する元素を用いれば良く、代表的にはリン(P)又は砒素(As)が用いられるが、本実施例ではリン(P)を用いた。この場合、第2の形状の導電層5015〜5019、6015、6016がN型を付与する不純物元素に対するマスクとなって、自己整合的に第1の不純物領域(N--領域)5020〜5023、6020、6021を形成した。そして第1の不純物領域5020〜5023、6020、6021には1×1018〜1×1020[atoms/cm3]の濃度範囲でN型を付与する不純物元素が添加された。
【0203】
続いてレジストからなるマスク5009を除去した後、新たにレジストからなるマスク5024を形成して、第1のドーピング処理よりも高い加速電圧で第2のドーピング処理を行う。イオンドープ法の条件はドーズ量を1×1013〜3×1015[atoms/cm2]とし、加速電圧を60〜120[keV]として行う。本実施例では、ドーズ量を3.0×1015[atoms/cm2]とし、加速電圧を65[keV]として行った。第2のドーピング処理は第2の導電層5015b〜5018b、6015b、6016bを不純物元素に対するマスクとして用い、第1の導電層5015a〜5018a、6015a、6016aのテーパー部の下方の半導体層に不純物元素が添加されるようにドーピングを行う。続いて、第2のドーピング処理より加速電圧を下げて第3のドーピング処理を行って図3(D)の状態を得る。イオンドープ法の条件はドーズ量を1×1015〜1×1017[atoms/cm2]とし、加速電圧を50〜100keVとして行う。
【0204】
上記の第2のドーピング処理及び第3のドーピング処理を行った結果、第1の導電層と重なる第2の不純物領域(N−領域、Lov領域)5026、6026には1×1018〜5×1019[atoms/cm3]の濃度範囲でN型を付与する不純物元素を添加された。また第3の不純物領域(N+領域)5025、5028、6025には1×1019〜5×1021[atoms/cm3]の濃度範囲でN型を付与する不純物元素を添加された。また、第1、第2のドーピング処理を行った後、半導体層5002〜5005、6002、6003において、不純物元素が全く添加されない領域又は微量の不純物元素が添加された領域が形成された。本実施例では、不純物元素が全く添加されない領域又は微量の不純物元素が添加された領域をチャネル領域5027、5030、6027とよぶ。また前記第1のドーピング処理により形成された第1の不純物領域(N--領域)5020〜5023、6020、6021のうち、第2のドーピング処理においてレジスト5024で覆われていた領域が存在するが、本実施例では、引き続き第1の不純物領域(N--領域、LDD領域)5029とよぶ。
【0205】
なお本実施例では、第2のドーピング処理のみにより、第2の不純物領域(N−領域)5026、6026及び第3の不純物領域(N+領域)5025、5028、6025を形成したが、これに限定されない。ドーピング処理を行う条件を適宜変えて、複数回のドーピング処理で形成しても良い。
【0206】
次いで図4(A)に示すように、レジストからなるマスク5024を除去した後、新たにレジストからなるマスク5031を形成する。その後、第4のドーピング処理を行う。第4のドーピング処理により、Pチャネル型TFTの活性層となる半導体層に、前記第1の導電型とは逆の導電型を付与する不純物元素が添加された第4の不純物領域(P+領域)5032、5034、6032及び第5の不純物領域(P−領域)5033、5035、6033を形成する。
【0207】
第4のドーピング処理では、第2の導電層5016b、5018bを不純物元素に対するマスクとして用いる。こうして、P型を付与する不純物元素を添加し、自己整合的に第4の不純物領域(P+領域)5032、5034、6032及び第5の不純物領域(P−領域)5033、5035、6033を形成する。
【0208】
本実施例では、第4の不純物領域5032、5034、6032及び第5の不純物領域5033、5035、6033はジボラン(B26)を用いたイオンドープ法で形成する。イオンドープ法の条件としては、ドーズ量を1×1016[atoms/cm2]とし、加速電圧を80[keV]とした。
【0209】
なお、第4のドーピング処理の際には、Nチャネル型TFTを形成する半導体層はレジストからなるマスク5031によって覆われている。
【0210】
ここで、第1及び2のドーピング処理によって、第4の不純物領域(P+領域)5032、5034、6032及び第5の不純物領域(P−領域)5033、5035、6033にはそれぞれ異なる濃度でリンが添加されている。しかし、第4の不純物領域(P+領域)5032、5034、6032及び第5の不純物領域(P−領域)5033、5035、6033のいずれの領域においても、第4のドーピング処理によって、P型を付与する不純物元素の濃度が1×1019〜5×1021[atoms/cm3]となるようにドーピング処理される。こうして、第4の不純物領域(P+領域)5032、5034、6032及び第5の不純物領域(P−領域)5033、5035、6033は、Pチャネル型TFTのソース領域およびドレイン領域として問題なく機能する。
【0211】
なお本実施例では、第4のドーピング処理のみにより、第4の不純物領域(P+領域)5032、5034、6032及び第5の不純物領域(P−領域)5033、5035、6033を形成したが、これに限定されない。ドーピング処理を行う条件を適宜変えて、複数回のドーピング処理で形成しても良い。
【0212】
次いで図4(B)に示すように、レジストからなるマスク5031を除去して第1の層間絶縁膜5036を形成する。この第1の層間絶縁膜5036としては、プラズマCVD法またはスパッタ法を用い、厚さを100〜200[nm]として珪素を含む絶縁膜で形成する。本実施例では、プラズマCVD法により膜厚100[nm]の酸化窒化珪素膜を形成した。勿論、第1の層間絶縁膜5036は酸化窒化珪素膜に限定されるものでなく、他の珪素を含む絶縁膜を単層または積層構造として用いても良い。
【0213】
次いで、図4(C)に示すように、加熱処理(熱処理)を行って、半導体層の結晶性の回復、半導体層に添加された不純物元素の活性化を行う。この加熱処理はファーネスアニール炉を用いる熱アニール法で行う。熱アニール法としては、酸素濃度が1[ppm]以下、好ましくは0.1[ppm]以下の窒素雰囲気中で400〜700[℃]で行えばよく、本実施例では410[℃]、1時間の熱処理で活性化処理を行った。なお、熱アニール法の他に、レーザアニール法、またはラピッドサーマルアニール法(RTA法)を適用することができる。
【0214】
また、第1の層間絶縁膜5036を形成する前に加熱処理を行っても良い。ただし、第1の導電層5015a〜5019a、6015a、6016a及び、第2の導電層5015b〜5019b、6015b、6016bを構成する材料が熱に弱い場合には、本実施例のように配線等を保護するため第1の層間絶縁膜5036(珪素を主成分とする絶縁膜、例えば窒化珪素膜)を形成した後で熱処理を行うことが好ましい。
【0215】
上記の様に、第1の層間絶縁膜5036(珪素を主成分とする絶縁膜、例えば窒化珪素膜)を形成した後に熱処理することにより、活性化処理と同時に、半導体層の水素化も行うことができる。水素化の工程では、第1の層間絶縁膜5036に含まれる水素により半導体層のダングリングボンドが終端される。
【0216】
なお、活性化処理のための加熱処理とは別に、水素化のための加熱処理を行っても良い。
【0217】
ここで、第1の層間絶縁膜5036の存在に関係なく、半導体層を水素化することもできる。水素化の他の手段として、プラズマにより励起された水素を用いる手段(プラズマ水素化)や、3〜100[%]の水素を含む雰囲気中において、300〜450[℃]で1〜12時間の加熱処理を行う手段でも良い。
【0218】
次いで、第1の層間絶縁膜5036上に、第2の層間絶縁膜5037を形成する。第2の層間絶縁膜5037としては、無機絶縁膜を用いることができる。例えば、CVD法によって形成された酸化珪素膜や、SOG(Spin On Glass)法によって塗布された酸化珪素膜等を用いることができる。また、第2の層間絶縁膜5037として、有機絶縁膜を用いることができる。例えば、ポリイミド、ポリアミド、BCB(ベンゾシクロブテン)、アクリル等の膜を用いることができる。また、アクリル膜と酸化窒化珪素膜の積層構造を用いても良い。
【0219】
本実施例では、膜厚1.6[μm]のアクリル膜を形成した。第2の層間絶縁膜5037によって、基板上5000に形成されたTFTによる凹凸を緩和し、平坦化することができる。特に、第2の層間絶縁膜5037は平坦化の意味合いが強いので、平坦性に優れた膜が好ましい。
【0220】
次いで、ドライエッチングまたはウエットエッチングを用い、第2の層間絶縁膜5037、第1の層間絶縁膜5036、およびゲート絶縁膜5006をエッチングし、第3の不純物領域5025、5028、6025第4の不純物領域5032、5034、6032に達するコンタクトホールを形成する。
【0221】
続いて、各不純物領域とそれぞれ電気的に接続する配線5038〜5041、6038、6039および画素電極5042を形成する。なお、これらの配線は、膜厚50[nm]のTi膜と、膜厚500[nm]の合金膜(AlとTiの合金膜)との積層膜をパターニングして形成する。もちろん、二層構造に限らず、単層構造でも良いし、三層以上の積層構造にしても良い。また、配線材料としては、AlとTiに限らない。例えば、TaN膜上にAl膜やCu膜を形成し、さらにTi膜を形成した積層膜をパターニングして配線を形成しても良いが、反射性に優れた材料を用いることが望ましい。
【0222】
続いて、画素電極5042を少なくとも含む部分上に配向膜5043を形成しラビング処理を行う。なお、本実施例では配向膜5043を形成する前に、アクリル樹脂膜等の有機樹脂膜をパターニングすることによって基板間隔を保持するための柱状のスペーサ5045を所望の位置に形成した。また、柱状のスペーサに代えて、球状のスペーサを基板全面に散布してもよい。
【0223】
次いで、対向基板5046を用意する。対向基板5046上に着色層(カラーフィルタ)5047〜5049、平坦化膜5050を形成する。このとき、第1の着色層5047と第2の着色層5048とを重ねて、遮光部を形成する。また、第1の着色層5047と第3の着色層5049とを一部重ねて、遮光部を形成してもよいし、第2の着色層5048と第3の着色層5049とを一部重ねて、遮光部を形成しても良い。
【0224】
このように、新たに遮光層を形成することなく、各画素間の隙間を着色層の積層からなる遮光部で遮光することによって工程数の低減を可能とした。
【0225】
次いで、平坦化膜5050上に透明導電膜からなる対向電極5051を少なくとも画素領域に形成し、対向基板の全面に配向膜5052を形成し、ラビング処理を施した。
【0226】
そして、画素領域と駆動回路が形成されたアクティブマトリクス基板と対向基板とをシール材5044で貼り合わせる。シール材5044にはフィラーが混入されていて、このフィラーと柱状スペーサによって均一な間隔を持って2枚の基板が貼り合わせられる。その後、両基板の間に液晶材料5053を注入し、封止剤(図示せず)によって完全に封止する。液晶材料5053には公知の液晶材料を用いれば良い。このようにして図4(D)に示す液晶表示装置が完成する。そして、必要があれば、アクティブマトリクス基板または対向基板を所望の形状に分断する。さらに、偏光板およびFPC(図示せず)を貼りつけた。
【0227】
このように、高速動作を必要とする領域とそうでない領域とで、半導体膜の活性化プロセスを異ならせることにより、装置全体として高速動作を有する半導体装置を、スループットの高い作製工程で作製することが可能となる。
【0228】
また特に、第1の領域(高速動作を必要とする回路ブロックを有する領域)においては、連続発振レーザを用いた結晶化を行うことにより、大粒径の結晶粒が形成された半導体膜を有するTFTが作製され、高速動作が可能な回路ブロックを実現している。
【0229】
なお、本実施例で作製するTFTは、ボトムゲート構造もしくはデュアルゲート構造としてもよい。
[実施例7]
本実施例では、薄膜トランジスタで構成される回路ブロックと、EL表示部とが同一基板上に形成された基板の作製工程について説明する。
【0230】
なお、図5(A)までの工程は、実施例6において、図3(A)〜(D)、図4(A)に示した工程と同様である。
【0231】
図3及び図4と同じ部分は同じ符号を用いて示し、説明は省略する。
【0232】
図5(A)に示すように、第1の層間絶縁膜5101を形成する。この第1の層間絶縁膜5101としては、プラズマCVD法またはスパッタ法を用い、厚さを100〜200nmとして珪素を含む絶縁膜で形成する。本実施例では、プラズマCVD法により膜厚100nmの酸化窒化珪素膜を形成した。勿論、第1の層間絶縁膜5101は酸化窒化珪素膜に限定されるものでなく、他の珪素を含む絶縁膜を単層または積層構造として用いても良い。
【0233】
次いで、図5(B)に示すように、加熱処理(熱処理)を行って、半導体層の結晶性の回復、半導体層に添加された不純物元素の活性化を行う。この加熱処理はファーネスアニール炉を用いる熱アニール法で行う。熱アニール法としては、酸素濃度が1ppm以下、好ましくは0.1ppm以下の窒素雰囲気中で400〜700℃で行えばよく、本実施例では410℃、1時間の熱処理で活性化処理を行った。なお、熱アニール法の他に、レーザアニール法、またはラピッドサーマルアニール法(RTA法)を適用することができる。
【0234】
また、第1の層間絶縁膜5101を形成する前に加熱処理を行っても良い。ただし、第1の導電層5015a〜5019a及び、第2の導電層5015b〜5019bが熱に弱い場合には、本実施例のように配線等を保護するため第1の層間絶縁膜5101(珪素を主成分とする絶縁膜、例えば窒化珪素膜)を形成した後で熱処理を行うことが好ましい。
【0235】
上記の様に、第1の層間絶縁膜5101(珪素を主成分とする絶縁膜、例えば窒化珪素膜)を形成した後に熱処理することにより、活性化処理と同時に、半導体層の水素化も行なうことができる。水素化の工程では、第1の層間絶縁膜5001に含まれる水素により半導体層のダングリングボンドが終端される。
【0236】
なお、活性化処理のための加熱処理とは別に、水素化のための加熱処理を行っても良い。
【0237】
ここで、第1の層間絶縁膜5101の存在に関係なく、半導体層を水素化することもできる。水素化の他の手段として、プラズマにより励起された水素を用いる手段(プラズマ水素化)や、3〜100%の水素を含む雰囲気中において、300〜450℃で1〜12時間の加熱処理を行う手段でも良い。
【0238】
以上の工程により、画素の下部領域にNチャネル型TFTとPチャネル型TFTからなるCMOS回路を形成することができる。
【0239】
次いで、第1の層間絶縁膜5101上に、第2の層間絶縁膜5102を形成する。第2の層間絶縁膜5102としては、無機絶縁膜を用いることができる。例えば、CVD法によって形成された酸化珪素膜や、SOG(Spin On Glass)法によって塗布された酸化珪素膜等を用いることができる。また、第2の層間絶縁膜5102として、有機絶縁膜を用いることができる。例えば、ポリイミド、ポリアミド、BCB(ベンゾシクロブテン)、アクリル等の膜を用いることができる。また、アクリル膜と酸化珪素膜の積層構造を用いても良い。また、アクリル膜と、スパッタ法で形成した窒化珪素膜または窒化酸化珪素膜との積層構造を用いても良い。
【0240】
次いで、ドライエッチングまたはウエットエッチングを用い、第1の層間絶縁膜5101、第2の層間絶縁膜5102及びゲート絶縁膜5006をエッチングし、回路ブロックを構成する各TFTの不純物領域(第3の不純物領域(N+)及び第4の不純物領域(P+))に達するコンタクトホールを形成する。
【0241】
次いで、各不純物領域とそれぞれ電気的に接続される配線5103〜5109、6103、6104を形成する。なお本実施例では、配線5103〜5109、6103、6104は、膜厚100nmのTi膜と、膜厚350nmのAl膜と、膜厚100nmのTi膜との積層膜をスパッタ法で連続形成し、所望の形状にパターニングして形成する。
【0242】
もちろん、三層構造に限らず、単層構造でもよいし、二層構造でもよいし、四層以上の積層構造にしてもよい。また配線の材料としては、AlとTiに限らず、他の導電膜を用いても良い。例えば、TaN膜上にAlやCuを形成し、さらにTi膜を形成した積層膜をパターニングして配線を形成してもよい。
【0243】
次いで図5(C)に示すように、第3の層間絶縁膜5110を形成する。第3の層間絶縁膜5110としては、無機絶縁膜や有機絶縁膜を用いることができる。無機絶縁膜としては、CVD法によって形成された酸化珪素膜や、SOG(Spin On Glass)法によって塗布された酸化珪素膜等を用いることができる。また、有機絶縁膜としては、アクリル樹脂膜等を用いることができる。また、アクリル膜と、スパッタ法で形成した窒化珪素膜または窒化酸化珪素膜との積層構造を用いても良い。
【0244】
第3の層間絶縁膜5110によって、基板上5000に形成されたTFTによる凹凸を緩和し、平坦化することができる。特に、第3の層間絶縁膜5110は平坦化の意味合いが強いので、平坦性に優れた膜が好ましい。
【0245】
次いで、ドライエッチングまたはウエットエッチングを用い、第3の層間絶縁膜5110に、配線5108に達するコンタクトホールを形成する。
【0246】
次いで、導電膜をパターニングして画素電極5111を形成する。本実施例の場合、導電膜としてアルミニウムとリチウムとの合金膜を用いる。勿論、公知のMgAg膜(マグネシウムと銀との合金膜)を用いても良い。画素電極5111がEL素子の陰極に相当する。陰極材料としては、周期表の1族もしくは2族に属する元素からなる導電膜もしくはそれらの元素を添加した導電膜を自由に用いることができる。
【0247】
画素電極5111は、第3の層間絶縁膜5110に形成されたコンタクトホールによって、配線5108と電気的な接続がとられる。こうして、画素電極5111は、駆動回路を構成するTFTのソース領域またはドレイン領域の一方と、電気的に接続される。
【0248】
次いで図5(D)に示すように、各画素間のEL層を塗り分けるために、土手5112を形成する。土手5112としては、無機絶縁膜や有機絶縁膜を用いて形成する。無機絶縁膜としては、スパッタ法によって形成された窒化珪素膜または窒化酸化珪素膜、CVD法によって形成された酸化珪素膜や、SOG法によって塗布された酸化珪素膜等を用いることができる。また、有機絶縁膜としては、アクリル樹脂膜等を用いることができる。
【0249】
ここで、土手5112を形成する際、ウエットエッチング法を用いることで容易にテーパー形状の側壁とすることが出来る。土手5112の側壁が十分になだらかでないと段差に起因するEL層の劣化が顕著な問題となってしまうため、注意が必要である。
【0250】
第3の層間絶縁膜5110と土手5112の組み合わせの例を以下に挙げる。
【0251】
第3の層間絶縁膜5110として、アクリルと、スパッタ法によって形成された窒化珪素膜または窒化酸化珪素膜の積層膜を用い、土手5112として、スパッタ法によって形成された窒化珪素膜または窒化酸化珪素膜を用いる組み合わせがある。第3の層間絶縁膜5110として、プラズマCVD法によって形成した酸化珪素膜を用い、土手5112としてもプラズマCVD法によって形成した酸化珪素膜を用いる組み合わせがある。また、第3の層間絶縁膜5110として、SOG法によって形成した酸化珪素膜を用い、土手5112としてもSOG法によって形成した酸化珪素膜を用いる組み合わせがある。また第3の層間絶縁膜5110として、SOG法によって形成した酸化珪素膜とプラズマCVD法によって形成した酸化珪素膜の積層膜を用い、土手5112としてプラズマCVD法によって形成した酸化珪素膜を用いる組み合わせがある。また、第3の層間絶縁膜5110として、アクリルを用い、土手5112としてもアクリルを用いる組み合わせがある。また、第3の層間絶縁膜5110として、アクリルとプラズマCVD法によって形成した酸化珪素膜の積層膜を用い、土手5112としてプラズマCVD法によって形成した酸化珪素膜を用いる組み合わせがある。また、第3の層間絶縁膜5110として、プラズマCVD法によって形成した酸化珪素膜を用い、土手5112としてアクリルを用いる組み合わせがある。
【0252】
土手5112中に、カーボン粒子や金属粒子を添加し、抵抗率を下げ、静電気の発生を抑制してもよい。この際、抵抗率は、1×106〜1×1012Ωm(好ましくは、1×108〜1×1010Ωm)となるように、カーボン粒子や金属粒子の添加量を調節すればよい。
【0253】
次いで、土手5112に囲まれた、露出している画素電極5038上に、EL層5113を形成する。
【0254】
EL層5113としては、公知の有機発光材料や無機発光材料を用いることができる。
【0255】
有機発光材料としては、低分子系有機発光材料、高分子系有機発光材料、中分子系有機材料を自由に用いることができる。なお、本明細書中においては、中分子系有機発光材料とは、昇華性を有さず、かつ、分子数が20以下または連鎖する分子の長さが10μm以下の有機発光材料を示すものとする。
【0256】
EL層5113は通常、積層構造である。代表的には、コダック・イーストマン・カンパニーのTangらが提案した「正孔輸送層/発光層/電子輸送層」という積層構造が挙げられる。また他にも、陰極上に電子輸送層/発光層/正孔輸送層/正孔注入層、または電子注入層/電子輸送層/発光層/正孔輸送層/正孔注入層の順に積層する構造でも良い。発光層に対して蛍光性色素等をドーピングしても良い。但し発光する前の電荷励起状態はトリプレットであってもシングレットであっても良い。
【0257】
また、本明細書中において、発光素子とは、一重項励起子から基底状態に遷移する際の発光(蛍光)を利用するものと、三重項励起子から基底状態に遷移する際の発光(燐光)を利用するものの両方を示す。
【0258】
本実施例では蒸着法により低分子系有機発光材料を用いてEL層5113を形成している。具体的には、発光層として70nm厚のトリス−8−キノリノラトアルミニウム錯体(Alq3)膜を設け、その上に、正孔注入層として20nm厚の銅フタロシアニン(CuPc)膜を設けた積層構造としている。Alq3にキナクリドン、ペリレンもしくはDCM1といった蛍光色素を添加することで発光色を制御することができる。
【0259】
なお、図5(D)では一画素しか図示していないが、複数の色、例えば、R(赤)、G(緑)、B(青)の各色に対応したEL層5113を作り分ける構成とすることができる。
【0260】
また、高分子系有機発光材料を用いる例として、正孔注入層として20nmのポリチオフェン(PEDOT)膜をスピン塗布法により設け、その上に、発光層として100nm程度のポリフェニレンビニレン(PPV)やPPVの誘導体膜を設けた積層構造によってEL層5113を構成しても良い。なお、π共役系高分子であるPPVやPPVの誘導体を用いると、赤色から青色まで発光波長を選択できる。また、電子輸送層や電子注入層として炭化珪素等の無機材料を用いることも可能である。
【0261】
なお、EL層5113は、正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、電子注入層等が、明確に区別された積層構造を有するものに限定されない。つまり、EL層5113は、正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、電子注入層等を構成する材料が、混合した層を有する構造であってもよい。
【0262】
例えば、電子輸送層を構成する材料(以下、電子輸送材料と表記する)と、発光層を構成する材料(以下、発光材料と表記する)とによって構成される混合層を、電子輸送層と発光層との間に有する構造のEL層5113であってもよい。
【0263】
次に、EL層5113の上には、透明導電膜からなる画素電極5114を形成する。透明導電膜としては、酸化インジウムと酸化スズの化合物(ITO)、酸化インジウムと酸化亜鉛の化合物、酸化亜鉛、酸化スズ、酸化インジウム等を用いることができる。また、前記透明導電膜にガリウムを添加したものを用いてもよい。画素電極5114がEL素子の陽極に相当する。
【0264】
画素電極5114まで形成された時点でEL素子が完成する。なお、EL素子とは、画素電極(陰極)5111、EL層5113及び画素電極(陽極)5114で形成されたダイオードを指す。
【0265】
EL素子を完全に覆うようにして保護膜(パッシベーション膜)5115を設けることは有効である。保護膜5115としては、炭素膜、窒化珪素膜もしくは窒化酸化珪素膜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で用いることができる。
【0266】
なお本実施例のように、EL素子が発した光が画素電極5114側から放射される場合、保護膜5115としては、光を透過する膜を用いる必要がある。
【0267】
なお、土手5112を形成した後、保護膜5115を形成するまでの工程をマルチチャンバー方式(またはインライン方式)の成膜装置を用いて、大気解放せずに連続的に処理することは有効である。
【0268】
なお、実際には図5(D)の状態まで完成したら、さらに外気に曝されないように、気密性が高く、脱ガスの少ない保護フィルム(ラミネートフィルム、紫外線硬化樹脂フィルム等)等のシーリング材でパッケージング(封入)することが好ましい。その際、シーリング材の内部を不活性雰囲気にしたり、内部に吸湿性材料(例えば酸化バリウム)を配置したりするとEL素子の信頼性が向上する。
【0269】
また、パッケージング等の処理により気密性を高めたら、基板5000上に形成された素子又は回路から引き回された端子と外部信号端子とを接続するためのコネクタ(フレキシブルプリントサーキット:FPC)を取り付けて製品として完成する。
【0270】
なお、本実施例で作製するTFTは、ボトムゲート構造もしくは、チャネル領域の上下に絶縁膜を介して配置された2つのゲート電極を有するデュアルゲート構造としてもよい。
【0271】
[実施例8]
本実施例では、本発明の半導体装置の一例を、図16を用いて説明する。
【0272】
図16において、半導体装置は、画素領域1600、走査線駆動回路1601、信号線駆動回路1602、VRAM1603、CPU1604、メモリ1605及びインターフェース回路1606が、絶縁表面を有する基板上に一体形成されてなる。
【0273】
図16に示した半導体装置の動作について説明する。画像データや外部装置の制御信号は、インターフェース回路1606及びシステムバス1607を介して、CPU1604と外部装置との間で通信される。外部装置として、キーボードやROMなどが挙げられる。CPU1604は処理中の画像データやロジック回路の制御信号をメモリ1605に一時的に格納し、処理された画像データはVRAM1603に格納される。VRAM1603に格納された画像データは、信号線駆動回路1602および走査線駆動回路1601により、画素領域1600に表示される。
【0274】
なお、VRAMとは、画像データを保存するためのメモリであり、SRAMやDRAMといった揮発性メモリによって構成される。また、メモリ1605にも、SRAMやDRAMといった揮発性メモリが用いられる。インターフェース回路は、外部装置から入力された信号を一時的に保存したり、内部で用いられるフォーマットに変換したり、他の制御を行ったりする回路である。
【0275】
本実施例では、領域1に含まれる回路ブロックは特に高速動作が要求されるため、例えば実施例3乃至6に示すような、連続発振レーザを用いた半導体膜の結晶化工程を用いた高移動度のTFT作製プロセスを適用する。
【0276】
領域1に高移動度のTFT作製プロセスを適用することによって、領域1に含まれる回路ブロックは高速動作を実現する。
【0277】
メモリとしてSRAMを用いる場合には、読み出しサイクルとして200nsec、DRAMを用いる場合には、読み出しサイクルとして1μsec以下が実現される。
【0278】
また、CPUの動作周波数は5MHz以上が実現される。
【0279】
なお、本実施例では、領域1に高移動度TFT作製プロセスを適用したが、本発明はこれに限らない。実施者は、半導体装置の用途に応じて、任意の領域に高移動度のTFT作製プロセスを適用すればよい。
【0280】
なお、その場合には、高移動度のTFT作製プロセスを適用する面積の基板1608全体の面積に占める割合は50%以下(好ましくは30%以下)であることが好ましい。かつ、領域1はなるべく少数(好ましくは10個以下)の長方形領域で形成されることが好ましい。
【0281】
本実施例は、実施例1乃至7と組み合わせて用いることが可能である。
【0282】
[実施例9]
本実施例では、本発明の半導体装置の一例を、図17を用いて説明する。
【0283】
図17において、半導体装置は、画素領域1700、走査線駆動回路1701、信号線駆動回路1702、フレームメモリ1703、タイミング生成回路1705、フォーマット変換部1704が絶縁表面を有する基板上に一体形成されてなる。
【0284】
本実施例の構成を以下に説明する。
【0285】
タイミング生成回路1705で、走査線駆動回路1701及び信号線駆動回路1702の動作タイミングを決めるクロック信号を生成する。フォーマット変換部1704で、外部装置からFPC1706を介して入力される圧縮符号化された信号の伸長復号、画像の補間やリサイズなどの画像処理が行われる。フォーマット変換された画像データは、フレームメモリ1703に格納される。そして、フレームメモリ1703に格納された画像データは、走査線駆動回路1701および信号線駆動回路1702により画素1700に表示される。
【0286】
本実施例では、領域1に含まれる回路ブロックは特に高速動作が要求されるため、例えば実施例3乃至6に示すような、連続発振レーザを用いた半導体膜の結晶化工程を用いた高移動度のTFT作製プロセスを適用する。
【0287】
フレームメモリとしてSRAMを用いる場合には、読み出しサイクルとして200nsec、DRAMを用いる場合には、読み出しサイクルとして1μsec以下が実現される。
【0288】
本実施例において、領域1に含まれるロジック回路の駆動周波数は5MHz以上である。
【0289】
なお、本実施例では、領域1に高移動度TFT作製プロセスを適用したが、本発明はこれに限らない。実施者は、半導体装置の用途に応じて、任意の領域に高移動度のTFT作製プロセスを適用すればよい。
【0290】
なお、その場合には、高移動度のTFT作製プロセスを適用する面積の基板1608全体の面積に占める割合は50%以下(好ましくは30%以下)であることが好ましい。かつ、領域2はなるべく少数(好ましくは10個以下)の長方形領域で形成されることが好ましい。
【0291】
本実施例は、実施例1乃至7と組み合わせて用いることが可能である。
【0292】
[実施例10]
本実施例では、本発明の半導体装置の一例を、図18を用いて説明する。
【0293】
図18において、半導体装置は、画素領域1800、走査線駆動回路1801、信号線駆動回路1802、VRAM1803、マスクROM1804、演算処理回路1805、画像処理回路1806、メモリ1807、インターフェース回路1808が、絶縁表面を有する基板上に一体形成されてなる。
【0294】
本実施例の構成を以下に示す。
【0295】
インターフェース回路1808およびシステムバス1809を介して、外部装置との間で制御信号が通信される。外部装置としてキーボード等が挙げられる。マスクROM1804には、プログラムデータや画像データが格納されている。マスクROMに格納されているデータは、CPU1805によって、メモリ1807との間で随時読み書きしながら処理される。画像データは画像処理回路1806でリサイズ等の処理が施され、VRAM1803に格納される。VRAM1803に格納されたデータは、走査線駆動回路1801及び信号線駆動回路1802により、画素領域1800に表示される。
【0296】
メモリやVRAMとして、SRAMやDRAMが用いられる。
【0297】
本実施例において、画像処理回路の動作周波数は5MHz以上である。また、CPUの動作周波数は5MHz以上である。
【0298】
本実施例では、領域1に含まれる回路ブロックは特に高速動作が要求されるため、例えば実施例3乃至6に示すような、連続発振レーザを用いた半導体膜の結晶化工程を用いた高移動度のTFT作製プロセスを適用する。
【0299】
なお、本実施例では、領域1に高移動度TFT作製プロセスを適用したが、本発明はこれに限らない。実施者は、半導体装置の用途に応じて、任意の領域に高移動度のTFT作製プロセスを適用すればよい。
【0300】
なお、その場合には、高移動度のTFT作製プロセスを適用する面積の基板1608全体の面積に占める割合は50%以下(好ましくは30%以下)であることが好ましい。かつ、領域2はなるべく少数(好ましくは10個以下)の長方形領域で形成されることが好ましい。
【0301】
本実施例は、実施例1乃至7と組み合わせて用いることが可能である。
【0302】
[実施例11]
本発明を用いた電子機器として、ビデオカメラ、デジタルカメラ、ゴーグル型ディスプレイ(ヘッドマウントディスプレイ)、ナビゲーションシステム、音響再生装置(カーオーディオ、オーディオコンポ等)、ノート型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)、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。それらの電子機器の具体例を図19に示す。
【0303】
図19(A)は表示装置であり、筐体1401、支持台1402、表示部1403を含む。本発明は表示部1403を有する表示装置に適用が可能である。
【0304】
図19(B)はビデオカメラであり、本体1411、表示部1412、音声入力1413、操作スイッチ1414、バッテリー1415、受像部1416などによって構成されている。本発明は表示部1412を有する表示装置に適用が可能である。
【0305】
図19(C)はノート型のパーソナルコンピュータであり、本体1421、筐体1422、表示部1423、キーボード1424などによって構成されている。本発明は表示部1423を有する表示装置に適用が可能である。
【0306】
図19(D)は携帯情報端末であり、本体1431、スタイラス1432、表示部1433、操作ボタン1434、外部インターフェイス1435などによって構成されている。本発明は表示部1433を有する表示装置に適用が可能である。
【0307】
図19(E)は音響再生装置、具体的には車載用のオーディオ装置であり、本体1441、表示部1442、操作スイッチ1443、1444などによって構成されている。本発明は表示部1442を有する表示装置に適用が可能である。また、今回は車載用オーディオ装置を例に上げたが、携帯型もしくは家庭用オーディオ装置に用いてもよい。
【0308】
図19(F)はデジタルカメラであり、本体1451、表示部(A)1452、接眼部1453、操作スイッチ1454、表示部(B)1455、バッテリー1456などによって構成されている。本発明は表示部(A)1452および表示部(B)1455を有する表示装置に適用が可能である。
【0309】
図19(G)は携帯電話であり、本体1461、音声出力部1462、音声入力部1463、表示部1464、操作スイッチ1465、アンテナ1466などによって構成されている。本発明は表示部1464を有する表示装置に適用が可能である。
【0310】
これらの電子機器に使われる表示装置はガラス基板だけでなく耐熱性のプラスチック基板を用いることもできる。それによってよりいっそうの軽量化を図ることができる。
【0311】
なお、本実施例に示した例はごく一例であり、これらの用途に限定するものではないことを付記する。
【0312】
本実施例は、実施の形態及び実施例1乃至実施例7と自由に組み合わせて実施することが可能である。
【0313】
【発明の効果】
本発明では、絶縁表面を有する基板上に、高移動度を実現するTFT作製プロセスを用いて、半導体表示部および他の回路ブロックを一体形成する。高移動度を実現するTFT作製プロセスとして、連続発振レーザを用いた半導体活性層の結晶化工程を用いる。
【0314】
その結果、小型で、ICチップ等の基板の実装に伴う信頼性を向上した、表示部を有する半導体装置が提供されると共に、
一体化による配線容量の低減と回路特性の向上により、高い動作周波数を実現する半導体装置が提供される。
【0315】
さらに、本発明では、連続発振レーザによる結晶化プロセスを、高速動作が必要な回路ブロックのみに選択的に行うことを特徴とする。これによって、半導体装置の動作速度を落とすことなく、結晶化工程のスループットが大幅に向上する。また、ICチップ等の実装する基板の大幅な減少や高スループットの効果により、低コストの表示部を有する半導体装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の半導体装置を上面から見た図
【図2】 本発明の半導体装置を上面から見た図
【図3】 本発明の半導体装置を構成するTFTの作製工程を示した断面図
【図4】 本発明の半導体装置を構成するTFTの作製工程を示した断面図
【図5】 本発明の半導体装置を構成するTFTの作製工程を示した断面図
【図6】 レーザ光を照射する際に用いる光学系の模式図
【図7】 結晶性半導体膜の表面のSEM像
【図8】 結晶性半導体膜の表面のSEM像
【図9】 半導体膜のラマン散乱分光スペクトル
【図10】 TFTの作製工程を示した断面図
【図11】 TFTの電気的特性を示したグラフ
【図12】 半導体の結晶化の工程を示した断面図
【図13】 TFTの電気的特性を示したグラフ
【図14】 TFTの電気的特性を示したグラフ
【図15】 TFTの電気的特性を示したグラフ
【図16】 本発明の半導体装置のブロック図
【図17】 本発明の半導体装置のブロック図
【図18】 本発明の半導体装置のブロック図
【図19】 本発明の半導体表示部を用いた電子機器
【図20】 レーザ光を照射する方法を示す図
【図21】 従来の半導体装置のブロック図
【図22】 本発明の半導体装置を上面から見た図
[0001]
[Technical field to which the invention belongs]
The present invention relates to a semiconductor device having a display portion. In particular, the present invention relates to a semiconductor device in which a thin film transistor is formed over a substrate having an insulating surface.
[0002]
[Prior art]
In recent years, the development of semiconductor devices, particularly electronic devices having a semiconductor display portion, has been remarkable, and there are various applications such as portable devices such as game machines, notebook computers, mobile phones, liquid crystal televisions, liquid crystal displays, EL displays, etc. is there. The semiconductor display unit is characterized in that it can be made lighter and thinner than conventional CRTs and consumes less power.
[0003]
As a conventional semiconductor display portion, a passive matrix semiconductor display portion having a pixel region in which striped electrodes are formed so as to intersect each other above and below a liquid crystal layer or a light emitting layer, and a thin film transistor (TFT) in a matrix An active matrix type semiconductor display portion having pixel regions arranged in a shape is known.
[0004]
In recent years, a technology for forming a TFT on a substrate has advanced, and application development of an active matrix semiconductor display unit has been advanced. In particular, a TFT using a polysilicon film has a higher field effect mobility (also called mobility) than a TFT using a conventional amorphous silicon film, and conventionally controls a pixel that has been performed by a drive circuit outside the substrate. It can be performed with a driver circuit formed over the same substrate as the pixel.
[0005]
Next, the configuration of an electronic apparatus having a conventional semiconductor display unit will be described. FIG. 21 is a simplified block diagram of a portion related to image display.
[0006]
In FIG. 21, a semiconductor device 301 is a device that captures or creates image data, processes the image data, converts the format, and displays an image. As the semiconductor device 301, for example, a game machine, a video camera, a car navigation, a personal computer, or the like can be considered.
[0007]
In the semiconductor device 301, the semiconductor display portion 302 including the pixel region 319, the scan line driver circuit 318, and the signal line driver circuit 317 is integrally formed over a substrate having an insulating surface. It is formed on a different silicon substrate and mounted as an IC chip. Some of the circuit blocks may be formed on the same silicon substrate.
[0008]
The semiconductor device 301 includes an input terminal 311, a first control circuit 312, a second control circuit 313, a CPU 314, a first memory 315, a second memory 316, and a semiconductor display unit 302. From the input terminal 311, data serving as a basis of image data is input according to each electronic device. For example, it is input data from an antenna in a broadcast receiver, and input data from a CCD in a video camera. It may be input data from a DV tape or a memory card. Data input from the input terminal 311 is converted into an image signal by the first control circuit 312. The first control circuit 312 performs image signal processing such as decoding processing of image data compressed and encoded in accordance with the MPEG standard, tape format, etc., image interpolation and resizing. The image signal output from the first control circuit 312 and the image signal created or processed by the CPU 314 are input to the second control circuit 313 and converted into a format suitable for the semiconductor display unit 302 (for example, a scanning format). Is done. The second control circuit 313 outputs a format-converted image signal and control signal.
[0009]
The CPU 314 efficiently controls signal processing in the first control circuit 312, the second control circuit 313, and other interface circuits. Also, image data is created or processed. The first memory 315 includes a memory area for storing image data output from the first control circuit 312 and image data output from the second control circuit 313, a work memory area for control by the CPU, and a CPU. Is used as a work memory area when creating image data. As the first memory 315, a DRAM or an SRAM is used. The second memory 316 is a memory area for storing color data and character data, which is required when image data is created or processed by the CPU 314, and is configured by a mask ROM or EPROM.
[0010]
The semiconductor display unit 302 includes a signal line driver circuit 317, a scanning line driver circuit 318, and a pixel region 319. The signal line driver circuit 317 receives image signals and control signals (clock signal, start pulse, etc.) from the second control circuit 313, and the scanning line driver circuit 318 receives control signals (clock signal, start pulse, etc.) from the second control circuit 313. ) And display an image in the pixel region 319.
[0011]
Note that the electronic device having the semiconductor display portion can have various structures other than the structure shown in FIG. As the simplest configuration, a configuration including a semiconductor display unit, input / output terminals, and a simple control circuit can be considered. For example, a liquid crystal display or an EL display can be considered. Further, as in the case of a high-performance game machine, when the burden on the CPU is too large in the architecture shown in FIG. 21, there may be a configuration in which a new processor for image processing is provided to reduce the load on the CPU.
[0012]
[Problems to be solved by the invention]
In the electronic apparatus having the conventional semiconductor display unit described above, circuit blocks other than the drive circuit are formed and mounted on a substrate different from the substrate on which the pixels are formed.
[0013]
With the spread of portable electronic devices, downsizing of electronic devices has become an important issue, but semiconductor devices with such a configuration must mount a large number of IC chips separately from the substrate on which pixels are formed. Because it becomes necessary, it is difficult to realize downsizing. In particular, even if the circuit block in the IC chip can be made small, it is difficult to reduce the size of the entire device because of a large margin for mounting. On the other hand, if an attempt is made to reduce the mounting margin in order to reduce the size of the device, advanced mounting technology is required, which causes problems in terms of cost and reliability in the mounting portion.
There is also a problem of wiring capacity. That is, when mounting with an IC chip, there is a problem that it is difficult to perform high-speed operation because the load of wiring increases.
[0014]
As one method for solving such a problem, it is expected that a circuit block is integrally formed with a semiconductor display portion.
[0015]
However, when a circuit block is formed on a substrate having an insulating surface, operation speed is often a problem. This is because a TFT formed over a substrate having an insulating surface such as a glass substrate has poor mobility and threshold characteristics as compared with a transistor formed over a single crystal silicon substrate.
[0016]
As a result, when a conventional semiconductor device is operated at a certain frequency, it operates in a semiconductor device in which a circuit block is mounted with an IC chip, but does not operate in a semiconductor device in which the circuit block is manufactured on a substrate having an insulating surface. Can happen.
[0017]
The present invention has been made in view of such problems. It is an object of the present invention to provide an electronic device having a semiconductor display portion that can be miniaturized, reduces defects due to mounting of a substrate such as an IC chip, and realizes high-speed operation.
[0018]
[Means for Solving the Problems]
In the present invention, in order to solve the above problems, a semiconductor display portion and other circuit blocks are integrally formed on a substrate having an insulating surface.
[0019]
Further, in order to reduce the problem of operation speed when a circuit block is formed over a substrate having an insulating surface, a TFT manufacturing process that realizes high mobility is used.
[0020]
The TFT fabrication process that realizes high mobility is the process of forming an active layer in which a semiconductor film is irradiated with an energy beam to form a melt zone, and the melt zone is continuously scanned in the channel direction for crystallization. Is used. Although details will be described in the embodiment, specifically, this is performed using a continuous wave laser.
[0021]
The circuit block constituted by the TFT thus manufactured has a higher mobility of individual TFTs than a circuit block using conventional polysilicon as an active layer of the TFT, so that the operating frequency is greatly improved.
[0022]
As a result, the display portion and other circuit blocks can be integrally formed on a substrate having an insulating surface, and high-speed operation can be realized. That is, a circuit block that could not be put into practical use even if formed on a substrate having an insulating surface due to the problem of operating speed can be put into practical use according to the present invention.
[0023]
Furthermore, in the present invention, the throughput is improved as follows while maintaining such a high operating frequency.
[0024]
For continuous wave lasers, YVO Four Lasers, YLF lasers, YAG lasers, and the like are known, but the current output is as low as about 10 W even if it is high. Therefore, in order to perform crystallization by irradiating the active layer with continuous wave laser light, it is necessary to significantly narrow down the laser light, and the beam width is about 50 to 500 μm (typically 200 μm).
[0025]
For example, when a laser beam having a width of 200 μm is scanned over the entire surface of a 600 mm × 720 mm glass substrate at a scanning speed of 50 cm / sec, it takes 72 minutes per sheet. Actually, more time is required for changing or accelerating the scanning direction of the laser beam. In short, we face the problem of low throughput.
[0026]
The present invention is characterized in that the crystallization process using a continuous wave laser is selectively performed only on circuit blocks that require high-speed operation. This greatly improves the throughput of the crystallization process using a continuous wave laser.
[0027]
For example, by suppressing the region irradiated with continuous wave laser light to 50% or less (preferably 30% or less) of the substrate area, the time required for the crystallization process by the continuous wave laser is approximately 50% (preferably 30% or less). Can be reduced.
[0028]
Further, in order to suppress the moving distance of the continuous wave laser beam or the substrate, it is preferable to arrange circuit blocks that require high-speed operation as close to each other as possible. By doing so, the throughput of the crystallization process with a continuous wave laser is further improved.
[0029]
Furthermore, in order to improve the operating frequency of the circuit block, it is preferable to match the TFT channel length direction with the laser beam scanning direction. In the crystallization process of a semiconductor film using a continuous wave laser, the highest mobility is obtained when the channel direction of the TFT and the scanning direction of the laser beam with respect to the substrate are substantially parallel (preferably −30 ° to 30 °). Is obtained. The TFT thus manufactured has an active layer composed of a polycrystalline semiconductor in which crystal grains extend in the channel direction. This also means that the crystal grain boundary is formed substantially along the channel direction, so that the electrical characteristics of the active layer are different between the channel direction and the direction perpendicular thereto. That is, the active layer has electrical anisotropy in the channel direction.
[0030]
Note that a semiconductor active layer included in a circuit block or a pixel region that is not subjected to a crystallization process by a continuous wave laser may be manufactured by a known manufacturing method.
[0031]
In particular, it is preferable to apply a crystallization process having a higher throughput than a crystallization process using a continuous wave laser.
[0032]
In particular, the semiconductor film crystallization method (thermal crystallization using a metal catalyst) disclosed in JP-A-7-183540 is preferred. In this case, a combination process of thermal crystallization using a metal catalyst and crystallization using a continuous wave laser is performed in a region where the semiconductor film is crystallized using a continuous wave laser. In this process, a TFT having a mobility equal to or higher than that in the case where only crystallization by a continuous wave laser is performed is manufactured.
[0033]
Further, a laser crystallization method using a pulsed laser may be used for the semiconductor active layer in a region where the crystallization process using the continuous wave laser is not performed. Since a pulsed laser can realize a high output, it can irradiate a beam having a width of 100 mm or more and has a high throughput. The practitioner may carry out a combination of known methods for producing an active layer including these freely in terms of operating frequency and cost. In contrast to a crystallization process using a continuous wave laser, a TFT manufactured by such a known manufacturing method has no electrical anisotropy in the channel direction, or even if it has a crystallization process using a continuous wave laser. The active layer has a weaker electrical anisotropy.
[0034]
As described above, in the present invention, the pixel region and the circuit block are formed on the same substrate, and the crystallization process by the continuous wave laser is selectively performed only on the circuit block that requires high-speed operation. It is possible to provide a semiconductor device that realizes reduction of defects due to mounting of a substrate such as an IC chip, high operating frequency, and high throughput. Also, a high operating speed can be realized from the viewpoint of wiring capacity.
[0035]
Note that the semiconductor device in the present invention refers to all devices that function by utilizing semiconductor characteristics. For example, a semiconductor display device typified by a liquid crystal display device or a light-emitting device, or an electronic device having a semiconductor display portion. Included in that category. Note that a semiconductor display portion refers to a display portion in which an electrode or a thin film transistor is formed over a substrate having an insulating surface. For example, a liquid crystal display portion, a light-emitting display portion, a passive matrix display portion, or an active matrix display portion. Part in its category. In a case where it is obvious, the semiconductor display unit is also simply referred to as a display unit.
[0036]
In addition, the circuit block referred to in the present invention refers to a block of an electric circuit having a function of characteristics constituted by circuit elements such as a transistor, a capacitor element, and a resistor element. For example, a signal line driver circuit, a scanning line driver circuit, Registers, decoders, counters, frequency dividers, memories, CPUs, DSPs are included in the category. In particular, in this specification, since a circuit block is formed over a substrate having an insulating surface, a thin film transistor (hereinafter referred to as TFT) is a main component of the circuit block. Note that a thin film transistor (TFT) refers to the entire transistor formed using SOI technology.
[0037]
The configuration of the present invention is shown below.
[0038]
According to the present invention,
A pixel region, a scanning line driver circuit, and a signal line driver circuit provided on the same substrate, the first TFT having a first active layer, and the second TFT having a second active layer; The first active layer is formed by irradiating a semiconductor film with an energy beam to form a melt zone, and continuously scanning the melt zone in the channel length direction to crystallize the second active layer. It is formed by crystallizing a semiconductor film by heat treatment,
The pixel region is composed of the second TFT,
The scanning line driving circuit includes the second TFT,
A semiconductor device is provided in which the signal line driver circuit is configured by the first TFT.
[0039]
According to the present invention,
A pixel region, a scanning line driver circuit, and a signal line driver circuit provided on the same substrate, the first TFT having a first active layer, and the second TFT having a second active layer; The first active layer is formed by irradiating a semiconductor film with an energy beam to form a melt zone, and continuously scanning the melt zone in the channel length direction to crystallize the second active layer. It is formed by adding a metal element to a semiconductor film and crystallizing it by heat treatment,
The pixel region is composed of the second TFT,
The scanning line driving circuit includes the second TFT,
A semiconductor device is provided in which the signal line driver circuit is configured by the first TFT.
[0040]
The energy beam may be a continuous wave laser beam.
[0041]
According to the present invention,
A pixel region, a scanning line driver circuit, and a signal line driver circuit provided on the same substrate, the first TFT having a first active layer, and the second TFT having a second active layer; The first active layer is formed by irradiating a semiconductor film with an energy beam to form a melt zone, and continuously scanning the melt zone in the channel length direction to crystallize the second active layer. It is formed by irradiating a semiconductor film with a pulsed energy beam and crystallizing,
The pixel region is composed of the second TFT,
The scanning line driving circuit includes the second TFT,
A semiconductor device is provided in which the signal line driver circuit is configured by the first TFT.
[0042]
The energy beam may be a pulsed laser beam.
[0043]
According to the present invention,
A pixel region, a scanning line driver circuit, and a signal line driver circuit provided on the same substrate, the first TFT having a first active layer, and the second TFT having a second active layer; One active layer is formed of a polycrystalline semiconductor whose crystal grains extend in the channel direction,
The second active layer is formed of a polycrystalline semiconductor whose crystal grain shape has no anisotropy in the channel direction,
The pixel region is composed of the second TFT,
The scanning line driving circuit includes the second TFT,
A semiconductor device is provided in which the signal line driver circuit is configured by the first TFT.
[0044]
According to the present invention,
A pixel region, a scanning line driver circuit, and a signal line driver circuit provided on the same substrate, the first TFT having a first active layer, and the second TFT having a second active layer; One active layer is formed of a polycrystalline semiconductor whose crystal grains extend in the channel direction,
The second active layer is formed of a polycrystalline semiconductor whose shape anisotropy in the channel direction of crystal grains is weaker than that of the first active layer,
The pixel region is composed of the second TFT,
The scanning line driving circuit includes the second TFT,
A semiconductor device is provided in which the signal line driver circuit is configured by the first TFT.
[0045]
According to the present invention,
A pixel region, a scanning line driver circuit, and a signal line driver circuit provided on the same substrate, the first TFT having a first active layer, and the second TFT having a second active layer; 1 active layer is formed of a polycrystalline semiconductor having electrical anisotropy in the channel direction;
The second active layer is formed of a polycrystalline semiconductor having no electrical anisotropy in a channel direction;
The pixel region is composed of the second TFT,
The scanning line driving circuit includes the second TFT,
A semiconductor device is provided in which the signal line driver circuit is configured by the first TFT.
[0046]
According to the present invention,
A pixel region, a scanning line driver circuit, and a signal line driver circuit provided on the same substrate, the first TFT having a first active layer, and the second TFT having a second active layer; 1 active layer is formed of a polycrystalline semiconductor having electrical anisotropy in the channel direction;
The second active layer is formed of a polycrystalline semiconductor whose electrical anisotropy in the channel direction is weaker than that of the first active layer,
The pixel region is composed of the second TFT,
The scanning line driving circuit includes the second TFT,
A semiconductor device is provided in which the signal line driver circuit is configured by the first TFT.
[0047]
According to the present invention,
A pixel region, a scanning line driver circuit, and a signal line driver circuit provided on the same substrate, the first TFT having a first active layer, and the second TFT having a second active layer; 1 active layer is formed of a polycrystalline semiconductor in which crystal grains extend in a channel direction, a grain diameter in a minor axis direction is 0.5 to 100 μm, and a grain diameter in a major axis direction is 3 to 10,000 μm;
The second active layer is formed of a polycrystalline semiconductor having a grain size of 0.01 μm to 10 μm,
The pixel region is composed of the second TFT,
The scanning line driving circuit includes the second TFT,
A semiconductor device is provided in which the signal line driver circuit is configured by the first TFT.
[0048]
The driving frequency of the scanning line driving circuit is 1 kHz to 1 MHz,
The drive frequency of the signal line driver circuit is preferably 100 kHz to 100 MHz.
[0049]
According to the present invention,
A pixel region, a scanning line driver circuit, and a signal line driver circuit provided on the same substrate, the first TFT having a first active layer, and the second TFT having a second active layer; The first active layer is formed by irradiating a semiconductor film with an energy beam to form a melt zone, and continuously scanning the melt zone in the channel length direction to crystallize the second active layer. It is formed by crystallizing a semiconductor film by heat treatment,
The pixel region is composed of the second TFT,
The scanning line driving circuit includes the first TFT,
A semiconductor device is provided in which the signal line driver circuit is configured by the first TFT.
[0050]
According to the present invention,
A pixel region, a scanning line driver circuit, and a signal line driver circuit provided on the same substrate, the first TFT having a first active layer, and the second TFT having a second active layer; The first active layer is formed by irradiating a semiconductor film with an energy beam to form a melt zone, and continuously scanning the melt zone in the channel length direction to crystallize the second active layer. It is formed by adding a metal element to a semiconductor film and crystallizing it by heat treatment,
The pixel region is composed of the second TFT,
The scanning line driving circuit includes the first TFT,
A semiconductor device is provided in which the signal line driver circuit is configured by the first TFT.
[0051]
The energy beam may be a continuous wave laser beam.
[0052]
According to the present invention,
A pixel region, a scanning line driver circuit, and a signal line driver circuit provided on the same substrate, the first TFT having a first active layer, and the second TFT having a second active layer; The first active layer is formed by irradiating a semiconductor film with an energy beam to form a melt zone, and continuously scanning the melt zone in the channel length direction to crystallize the second active layer. It is formed by irradiating a semiconductor film with a pulsed energy beam and crystallizing,
The pixel region is composed of the second TFT,
The scanning line driving circuit includes the first TFT,
A semiconductor device is provided in which the signal line driver circuit is configured by the first TFT.
[0053]
The energy beam may be a pulsed laser beam.
[0054]
According to the present invention,
A pixel region, a scanning line driver circuit, and a signal line driver circuit provided on the same substrate, the first TFT having a first active layer, and the second TFT having a second active layer; One active layer is formed of a polycrystalline semiconductor whose crystal grains extend in the channel direction,
The second active layer is formed of a polycrystalline semiconductor whose crystal grain shape has no anisotropy in the channel direction,
The pixel region is composed of the second TFT,
The scanning line driving circuit includes the first TFT,
A semiconductor device is provided in which the signal line driver circuit is configured by the first TFT.
[0055]
According to the present invention,
A pixel region, a scanning line driver circuit, and a signal line driver circuit provided on the same substrate, the first TFT having a first active layer, and the second TFT having a second active layer; One active layer is formed of a polycrystalline semiconductor whose crystal grains extend in the channel direction,
The second active layer is formed of a polycrystalline semiconductor whose shape anisotropy in the channel direction of crystal grains is weaker than that of the first active layer,
The pixel region is composed of the second TFT,
The scanning line driving circuit includes the first TFT,
A semiconductor device is provided in which the signal line driver circuit is configured by the first TFT.
[0056]
According to the present invention,
A pixel region, a scanning line driver circuit, and a signal line driver circuit provided on the same substrate, the first TFT having a first active layer, and the second TFT having a second active layer; 1 active layer is formed of a polycrystalline semiconductor having electrical anisotropy in the channel direction;
The second active layer is formed of a polycrystalline semiconductor having no electrical anisotropy in a channel direction;
The pixel region is composed of the second TFT,
The scanning line driving circuit includes the first TFT,
A semiconductor device is provided in which the signal line driver circuit is configured by the first TFT.
[0057]
According to the present invention,
A pixel region, a scanning line driver circuit, and a signal line driver circuit provided on the same substrate, the first TFT having a first active layer, and the second TFT having a second active layer; 1 active layer is formed of a polycrystalline semiconductor having electrical anisotropy in the channel direction;
The second active layer is formed of a polycrystalline semiconductor whose electrical anisotropy in the channel direction is weaker than that of the first active layer,
The pixel region is composed of the second TFT,
The scanning line driving circuit includes the first TFT,
A semiconductor device is provided in which the signal line driver circuit is configured by the first TFT.
[0058]
According to the present invention,
A pixel region, a scanning line driver circuit, and a signal line driver circuit provided on the same substrate, the first TFT having a first active layer, and the second TFT having a second active layer; 1 active layer is formed of a polycrystalline semiconductor in which crystal grains extend in a channel direction, a grain diameter in a minor axis direction is 0.5 to 100 μm, and a grain diameter in a major axis direction is 3 to 10,000 μm;
The second active layer is formed of a polycrystalline semiconductor having a grain size of 0.01 μm to 10 μm,
The pixel region is composed of the second TFT,
The scanning line driving circuit includes the first TFT,
A semiconductor device is provided in which the signal line driver circuit is configured by the first TFT.
[0059]
The driving frequency of the scanning line driving circuit is 10 kHz to 1 MHz,
The drive frequency of the signal line driver circuit is preferably 100 kHz to 100 MHz.
[0060]
In the semiconductor device, a memory is provided on the same substrate as the pixel region,
The memory may be composed of the first TFT.
[0061]
The memory may be an SRAM, and a read cycle time of the SRAM may be 200 nsec or less.
[0062]
The memory may be a DRAM, and a read cycle time of the DRAM may be 1 μsec or less.
[0063]
In the semiconductor device, a CPU is provided on the same substrate as the pixel region,
The CPU may be composed of the first TFT.
[0064]
The operating frequency of the CPU is preferably 5 MHz or more.
[0065]
In the semiconductor device, an image processing circuit is provided on the same substrate as the pixel region,
The image processing circuit may be composed of the first TFT.
[0066]
The operating frequency of the image processing circuit is preferably 5 MHz or more.
[0067]
In the semiconductor device, a DSP is provided on the same substrate as the pixel region,
The DSP may be composed of the first TFT.
[0068]
The operating frequency of the image processing circuit is preferably 5 MHz or more.
[0069]
In the semiconductor device, a timing generation circuit is provided on the same substrate as the pixel region,
The timing generation circuit may be composed of the first TFT.
[0070]
The substrate having an insulating surface may be any one of a plastic substrate, a glass substrate, and a quartz substrate.
[0071]
The area of the circuit constituted by the first TFT is preferably 50% or less of the area of the substrate.
[0072]
The circuit configured by the first TFT is configured in 1 to 10 rectangular regions,
The area of the entire rectangular region is preferably 50% or less of the area of the substrate.
[0073]
The semiconductor device may be a liquid crystal display device.
[0074]
The semiconductor device may be a light emitting device.
[0075]
The semiconductor device may be one selected from a game machine, a video camera, a head-mounted display, a DVD player, a personal computer, a mobile phone, and a car audio.
[0076]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
(Embodiment 1)
As a typical form of a semiconductor device having a display portion of the present invention, an active matrix semiconductor display device will be described as an example.
[0077]
FIG. 2 is a configuration diagram when the active matrix semiconductor display device of the present invention is viewed from above. In FIG. 2, the active matrix semiconductor display device includes a pixel region 202 formed on a substrate 201, a scanning line driver circuit 204, a signal line driver circuit 203, a wiring 205, and an FPC 206.
[0078]
The operation of the active matrix semiconductor display device will be briefly described.
[0079]
The signal line driver circuit 203 receives an image signal, a clock signal, and a start pulse, and the scanning line driver circuit 204 receives the clock signal and the start pulse from the outside via the FPC 206, and displays an image in the pixel region 202.
[0080]
The pixel region is arranged so that a plurality of signal lines and a plurality of scanning lines intersect, and pixel TFTs are arranged at respective intersections between the signal lines and the scanning lines. A scanning line is connected to the gate electrode of the pixel TFT, a signal line is connected to one of the source electrode or the drain electrode, and a liquid crystal element is connected to the remaining one of the source electrode or the drain electrode.
[0081]
A display operation in each pixel will be described. When the scanning line is selected, the pixel TFT connected to the selected scanning line is turned on. In the meantime, when data is input to the signal line connected to the pixel TFT, the potential of the signal line is applied to the liquid crystal element, and the liquid crystal element changes the light transmittance according to the applied voltage. In this way, the luminance in each pixel is determined and displayed.
[0082]
One image is formed by sequentially selecting all the scanning lines. Further, during a period in which each scanning line is selected, data is input to all signal lines sequentially or simultaneously, and image data is input to the selected row. A period during which one image is displayed is called one frame, and is preferably 60 frames or more per second.
[0083]
According to the operation method described above, when the number of pixels is determined, the approximate drive frequency required for the drive circuit is determined. For example, in the color VGA standard, since the number of pixels is 640 × 480 × RGB, assuming that the operation is performed at 60 frames / second, the period for selecting one scanning line is approximately Tg = 1/60/480 sec = 35 μsec. . Further, assuming that image data is captured by RGB × 1 pixel per clock, one clock must be about Td = Tg / 640 sec = 54 nsec. Note that the time for inputting data to the pixel is about a period (Tg = 35 μsec) for selecting one scanning line in line sequential driving.
[0084]
The actual operating frequency depends on the number of divisions of the image data, the frame frequency, the blanking period, etc., but the pixel and scanning line driving circuit operate at a frequency of 1 to 100 kHz, and the signal line driving circuit is 0.1 It is required to operate at a frequency of ˜100 MHz.
[0085]
Here, the case of a liquid crystal display device has been described. In a display device having a light emitting layer typified by an EL layer, the driving method is slightly different, but one image is formed by sequentially selecting all the scanning lines, and each scanning line is selected. A method is common in which data is input sequentially or simultaneously to all signal lines during a period, and image data is input to a selected row. Therefore, the same concept can be applied to the drive frequency.
[0086]
In the first embodiment, a case where a high mobility TFT manufacturing process is applied to a region including the signal line driver circuit 203 that requires high-speed operation based on consideration of such an operating frequency will be described. That is, in FIG. 2, a semiconductor film crystallization method using a continuous wave laser is applied only to the first region 207. In addition, what is necessary is just to use a well-known active layer formation technique about the area | region except a 1st area | region.
[0087]
In FIG. 2, the first region 207 can be 30% or less (preferably 10% or less) of the substrate 201, and the time required for the continuous wave laser process is the continuous wave laser process for the entire substrate. As compared with the case of performing the above, it is possible to make it about 30% or less (preferably 10% or less).
[0088]
In Embodiment Mode 1, an active matrix semiconductor display device that achieves high-speed operation of the entire device is realized by using a high mobility TFT manufacturing process in the first region 207 including the signal line driver circuit that is rate limiting. is doing. In addition, high throughput is achieved despite the use of a crystallization process using a continuous wave laser.
[0089]
Note that in Embodiment Mode 1, a process for manufacturing a high-mobility TFT is applied to a region including a signal line driver circuit. Needless to say, the process may be applied to a region including a scan line driver circuit and includes a pixel. It may be applied to a region. In particular, even when a process for manufacturing a TFT with high mobility is applied to a region including all TFTs, it is preferable because throughput is improved as compared with the case of applying to a whole substrate.
[0090]
(Embodiment 2)
As a typical form of a semiconductor device having a display portion of the present invention, a semiconductor device having a display portion will be described as an example.
[0091]
FIG. 1 is a configuration diagram when a semiconductor device having a display portion of the present invention is viewed from above. In FIG. 1, a semiconductor device having a display portion includes a semiconductor display portion 102 formed over a substrate 101, a first control circuit 112, a second control circuit 113, a CPU 114, a first memory 115, and a second memory. 116 and an input / output terminal 111. The semiconductor display unit 102 includes a pixel region 119, a signal line driver circuit 117, and a scanning line driver circuit 118.
[0092]
The semiconductor device shown in FIG. 1 is an apparatus that captures or creates image data, processes the image data, converts the format, and displays the image. The block configuration is the same as the block diagram shown in FIG. 21, and the operation and function are the same as those described with reference to FIG.
[0093]
Although the operating frequency of each circuit block depends on individual semiconductor devices, it cannot be generally stated, but other circuit blocks usually operate in synchronization with the operating frequency of the CPU. Therefore, it is preferable to improve the operating frequency of each circuit block connected to the CPU 114 and the bus.
[0094]
Therefore, in the second embodiment, the first control circuit 112, the second control circuit 113, the first memory 115, the second memory 116, and the signal line driver circuit 117 connected to the CPU 114 and the bus have high mobility. A TFT manufacturing process is applied. That is, in FIG. 1, the semiconductor active layer crystallization method using the continuous wave laser is applied only to the first region 103. In addition, what is necessary is just to use a well-known active layer formation technique about the area | region except a 1st area | region.
[0095]
In FIG. 1, the first region 103 can be 50% or less (preferably 30% or less) of the substrate, and the time required for the continuous wave laser process is the same as the continuous wave laser process for the entire substrate. Compared to the case where it is performed, it can be made approximately 50% or less (preferably 30% or less).
[0096]
In addition, it is preferable that a region to which crystallization of the semiconductor active layer using a continuous wave laser is applied is localized as much as possible from the viewpoint of throughput. In the configuration shown in FIG. 1, the signal line driver circuit and the scanning line driver circuit can be interchanged, but the signal line driver circuit that requires high-speed operation is connected to the CPU 114 and the bus. 112, the second control circuit 113, the first memory 115, and the second memory 116 are arranged close to each other to localize the first region on the substrate.
[0097]
By arranging in this way, it is not necessary to move the irradiation position of the continuous wave laser light over the entire surface of the substrate, compared with the case where the continuous wave laser is irradiated to a plurality of regions scattered on the substrate with the same area, The time required for crystallization can be shortened.
[0098]
Thus, it is preferable that the irradiation position of the continuous wave laser beam is localized on the substrate. In addition, the movement of the continuous wave laser beam or the substrate is preferably simple, and the irradiation region of the continuous wave laser beam is preferably rectangular. That is, it is preferable that the irradiation region of the continuous wave laser beam is several (preferably 1 to 10) regions represented by a rectangle.
[0099]
In the second embodiment, a semiconductor device that achieves high-speed operation of the entire device is realized by using a high mobility TFT manufacturing process in the first region 103 including the system including the CPU 114 that requires high-speed operation. In addition, by reducing the proportion of the first region in the substrate, high throughput was achieved despite the use of a crystallization process using a continuous wave laser.
[0100]
Note that in Embodiment Mode 2, a high mobility TFT is provided in a region including the CPU 114, the first control circuit 112, the second control circuit 113, the first memory 115, the second memory 116, and the signal line driver circuit 117. However, depending on the circuit block configuration, the characteristics required for the TFT differ even when operating at the same frequency.
[0101]
For example, in particular, when TFTs constituting the CPU 114, the first control circuit 112, and the first memory 115 are required to have particularly high characteristics, a process for manufacturing a TFT with high mobility is applied only to a region including them. It is also effective to do.
[0102]
Even in such a case, it is preferable to devise an arrangement method of the CPU 114, the first control circuit 112, and the first memory 115 so that the crystallization time of the active layer by the continuous wave laser is shortened. Such an example is shown in FIG.
[0103]
Needless to say, a process for manufacturing a high mobility TFT may be applied not only to the first region but also to a region including a scan line driver circuit or a region including pixels. In particular, even when a process for manufacturing a TFT with high mobility is applied to a region including all TFTs, it is preferable because throughput increases as compared with the case of applying to a whole substrate.
[0104]
In this embodiment, the circuit blocks are roughly divided into CPUs and memories, but the present invention is not limited to this. As the circuit block, a smaller circuit configuration such as a register or a frequency dividing circuit may be handled. Then, application of a crystallization process using a continuous wave laser may be selected for such a small block.
[0105]
Further, when a crystallization process using a continuous wave laser is applied to a large circuit block such as a CPU or a memory, it is not necessarily applied to the entire surface. It is also possible to selectively apply only to a region having a relatively high operating frequency within the circuit block.
[0106]
Examples of the present invention are shown below.
[0107]
【Example】
[Example 1]
In this embodiment, a method for irradiating an arbitrary region on a substrate with laser light will be described with reference to FIGS.
[0108]
FIG. 6 shows an outline of an apparatus for forming a linear beam and irradiating the substrate.
[0109]
Laser light emitted from the laser 601 enters the convex lens 603 via the mirror 602. Here, the laser 601 may be a continuous wave or pulsed solid laser, a gas laser, or a metal laser. In this embodiment, a continuous wave YAG laser is used. The laser light oscillated from the laser 601 may be converted into a harmonic by a nonlinear optical element. In addition, a beam expander may be installed between the laser 601 and the mirror 602 or between the mirror 602 and the convex lens 603 so as to be enlarged to a desired size in both the long direction and the short direction. The beam expander is particularly effective when the shape of the laser light emitted from the laser is small. Further, the mirror may not be installed or a plurality of mirrors may be installed.
[0110]
The laser light is incident on the convex lens 603 at an angle. By doing so, the focal position is shifted due to aberrations such as astigmatism, and the linear beam 606 can be formed at or near the irradiated surface. Note that it is desirable that the convex lens 603 is made of synthetic quartz glass because high transmittance can be obtained. Further, it is desirable that the convex lens is an aspheric lens in which spherical aberration is corrected. If an aspheric lens is used, the light condensing property is improved, and the aspect ratio and energy density distribution are improved.
[0111]
Here, “linear” does not mean “line” in a strict sense, but means a rectangle or an ellipse having a large aspect ratio. For example, the aspect ratio is 2 or more (preferably 10 to 10,000). Note that the linear shape is used to secure an energy density for sufficient annealing of the irradiated object. Note that the linear beam need not be strictly linear.
[0112]
Then, while irradiating the linear beam 606 formed in this way, for example, the object 604 is moved in the direction indicated by 607 or the direction indicated by 608 with respect to the object to be irradiated 604. The entire region or the entire surface can be irradiated.
[0113]
Then, while irradiating the linear beam formed in this manner, for example, the object 604 moves in a direction indicated by 607 or a direction indicated by 608 to move the object 604 in a desired manner. The area can be irradiated. FIG. 20 shows a state when the laser is irradiated on the substrate. An arrow drawn on the laser irradiation area 609 represents the locus of the irradiation laser.
[0114]
The optical system for generating the laser may be another known one.
[Example 2]
In this embodiment, a method for crystallizing a semiconductor film using a continuous wave laser used in a manufacturing process of a high mobility TFT in a semiconductor device of the present invention will be described.
[0115]
A silicon oxynitride film (composition ratio Si = 32%, O = 59%, N = 7%, H = 2%) 400 nm was formed as a base film on a glass substrate by a plasma CVD method. Subsequently, an amorphous silicon film having a thickness of 150 nm was formed as a semiconductor film on the base film by a plasma CVD method. Then, heat treatment was performed at 500 ° C. for 3 hours to release hydrogen contained in the semiconductor film, and then the semiconductor film was crystallized by laser annealing.
[0116]
The laser used in the laser annealing method is a continuous wave YVO. Four A laser was used. The conditions of the laser annealing method are YVO as laser light. Four The second harmonic of the laser (wavelength 532 nm) was used. The semiconductor film formed on the substrate surface was irradiated with laser light as a beam having a predetermined shape by an optical system.
[0117]
Further, as the optical system used when irradiating the semiconductor film formed on the substrate surface with laser light, the optical system described in Example 1 (see FIG. 6) was used.
[0118]
In this embodiment, an elliptical beam of 200 μm × 50 μm is formed with an incident angle φ of laser light to the convex lens of about 20 °, and the glass substrate 105 is irradiated while moving at a speed of 50 cm / s, thereby crystallizing the semiconductor film. Made.
[0119]
The relative scanning direction of the elliptical beam was a direction perpendicular to the major axis of the elliptical beam.
[0120]
FIG. 7 shows the result of Secco-etching the thus obtained crystalline semiconductor film and observing the surface by SEM at 10,000 times. The Seco solution in Seco Etching is HF: H 2 O = 2: 1 K as additive 2 Cr 2 O 7 It is produced using. FIG. 7 is obtained by relatively scanning laser light in the direction indicated by the arrow in the figure. It can be seen that large crystal grains are formed parallel to the scanning direction of the laser beam. That is, crystal growth is performed so as to extend in the scanning direction of the laser beam.
[0121]
As described above, large-sized crystal grains are formed in the semiconductor film crystallized using the method of this embodiment. Therefore, when a TFT is manufactured using the semiconductor film as a semiconductor active layer, the number of crystal grain boundaries included in the channel formation region of the TFT can be reduced. In addition, since the inside of each crystal grain has crystallinity that can be regarded as a single crystal, high mobility (field effect mobility) equivalent to that of a transistor using a single crystal semiconductor can be obtained.
[0122]
Furthermore, if the TFT is arranged so that the carrier moving direction is aligned with the direction in which the formed crystal grains extend, the number of times the carriers cross the crystal grain boundary can be extremely reduced. Therefore, variations in on-current value (drain current value that flows when the TFT is on), off-current value (drain current value that flows when the TFT is off), threshold voltage, S value, and field effect mobility Can be reduced, and the electrical characteristics are remarkably improved.
[0123]
Note that in order to irradiate the elliptical beam 606 over a wide area of the semiconductor film, the operation of irradiating the semiconductor film by scanning the elliptical beam 606 in a direction perpendicular to the major axis (hereinafter referred to as scanning) is performed in a plurality of ways. I'm going to go. Here, for each scan, the position of the elliptical beam 606 is shifted in a direction parallel to the major axis. In addition, the scanning direction is reversed between consecutive scans. Here, in two consecutive scans, one is called a forward scan, and the other is called a backward scan.
[0124]
The size of shifting the position of the elliptical beam 606 in the direction parallel to the major axis for each scan is expressed as a pitch d. In the forward scan, the length in the direction perpendicular to the scanning direction of the elliptical beam 606 in the region where the crystal grains having a large grain size as shown in FIG. 7 are formed is denoted as D1. In the backward scan, the length in the direction perpendicular to the scanning direction of the elliptical beam 606 in the region where the crystal grains having a large grain size as shown in FIG. 7 are formed is denoted as D2. Also, let D be the average value of D1 and D2.
[0125]
At this time, the overlap rate R OL [%] Is defined by equation (1).
[0126]
R OL = (1-d / D) × 100 Formula (1)
[0127]
In this embodiment, the overlap rate R OL Was 0%.
[0128]
[Example 3]
In this embodiment, an example different from that in Embodiment 2 is shown as a method for crystallizing a semiconductor film using a continuous wave laser used in a manufacturing process of a high mobility TFT in the semiconductor device of the present invention.
[0129]
The steps until the amorphous silicon film is formed as the semiconductor film are the same as those in the second embodiment. Thereafter, using the method described in JP-A-7-183540, a nickel acetate aqueous solution (concentration in weight of 5 ppm, volume 10 ml) is applied onto the semiconductor film by spin coating, and in a nitrogen atmosphere at 500 ° C. Heat treatment was performed for 12 hours in a nitrogen atmosphere at 550 ° C. for 1 hour. Subsequently, the crystallinity of the semiconductor film was improved by laser annealing.
[0130]
As a laser used in the laser annealing method, a continuous wave YVO is used. Four A laser was used. The conditions of the laser annealing method are YVO as laser light. Four Using the second harmonic of the laser (wavelength 532 nm), an elliptical beam of 200 μm × 50 μm was formed with an incident angle φ of the laser light to the convex lens 103 in the optical system shown in FIG. While moving the glass substrate 105 at a speed of 50 cm / s, the elliptical beam was irradiated to improve the crystallinity of the semiconductor film.
[0131]
The relative scanning direction of the elliptical beam 606 was set to a direction perpendicular to the major axis of the elliptical beam 606.
[0132]
The crystalline semiconductor film thus obtained was subjected to seco etching, and the surface was observed with a SEM at a magnification of 10,000 times. The result is shown in FIG. FIG. 8 is obtained by relatively scanning the laser beam in the direction indicated by the arrow in the figure, and it shows that large crystal grains are formed extending in the scanning direction. Recognize.
[0133]
As described above, since a large crystal grain is formed in the semiconductor film crystallized using the present invention, when a TFT is manufactured using the semiconductor film, a crystal included in the channel formation region is formed. The number of grain boundaries can be reduced. Further, since individual crystal grains have crystallinity that can be regarded as a single crystal, high mobility (field effect mobility) equivalent to that of a transistor including a single crystal semiconductor can be obtained.
[0134]
Furthermore, the formed crystal grains are aligned in one direction. Therefore, if the TFT is arranged so that the carrier moving direction is aligned with the extending direction of the formed crystal grains, the number of times the carriers cross the crystal grain boundary can be extremely reduced. Therefore, it is possible to reduce variations in the on-current value, off-current value, threshold voltage, S value, and field effect mobility, and the electrical characteristics are remarkably improved.
[0135]
Note that in order to irradiate the elliptical beam 606 over a wide area of the semiconductor film, the operation (scanning) of irradiating the semiconductor film by scanning the elliptical beam 606 in a direction perpendicular to the major axis is performed a plurality of times. Here, for each scan, the position of the elliptical beam 606 is shifted in a direction parallel to the major axis. In addition, the scanning direction is reversed between consecutive scans. Here, in two consecutive scans, one is called a forward scan, and the other is called a backward scan.
[0136]
The size of shifting the position of the elliptical beam 606 in the direction parallel to the major axis for each scan is expressed as a pitch d. In the forward scan, the length in the direction perpendicular to the scanning direction of the elliptical beam 606 in the region where the crystal grains having a large grain size as shown in FIG. 8 are formed is denoted as D1. In the backward scan, the length in the direction perpendicular to the scanning direction of the elliptical beam 606 in the region where the crystal grains having a large grain size as shown in FIG. 8 are formed is denoted as D2. Also, let D be the average value of D1 and D2.
[0137]
At this time, similar to the equation (1), the overlap rate R OL Define [%]. In this embodiment, the overlap rate R OL Was 0%.
[0138]
In addition, the results of Raman scattering spectroscopy of the semiconductor film obtained by the above crystallization technique (indicated as Improved CG-Silicon in the figure) are shown by thick lines in FIG. Here, for comparison, the results of Raman scattering spectroscopy of single crystal silicon (shown as ref. (100) Si Wafer in the figure) are shown by thin lines. In addition, after forming an amorphous silicon film, heat treatment is performed to release hydrogen contained in the semiconductor film, followed by crystallization using a pulsed excimer laser (indicated as excimer laser annealing in the figure). The results of Raman scattering spectroscopy of) are shown by dotted lines in FIG.
[0139]
The Raman shift of the semiconductor film obtained by the method of this example is 517.3 cm. -1 It has a peak. The half width is 4.96 cm. -1 It is. On the other hand, the Raman shift of single crystal silicon is 520.7 cm. -1 It has a peak. The half width is 4.44 cm. -1 It is. The Raman shift of the semiconductor film crystallized using a pulsed excimer laser is 516.3 cm. -1 It is. The half width is 6.16 cm. -1 It is.
[0140]
According to the result of FIG. 9, the crystallinity of the semiconductor film obtained by the crystallization method shown in this example is higher than that of the semiconductor film crystallized using a pulsed excimer laser. It can be seen that it is close to silicon.
[0141]
[Example 4]
In this embodiment, an example in which a TFT is manufactured using a semiconductor film crystallized by the method shown in Embodiment 2 will be described with reference to FIGS.
[0142]
In this embodiment, a glass substrate is used as the substrate 20, and a silicon oxynitride film (composition ratio Si = 32%, O = 27%, N = 24%, H = 17%) 50 nm and a silicon oxynitride film (composition ratio Si = 32%, O = 59%, N = 7%, H = 2%) 100 nm were stacked. Next, an amorphous silicon film 150 nm was formed as a semiconductor film 22 on the base film 21 by a plasma CVD method. Then, a heat treatment was performed at 500 ° C. for 3 hours to release hydrogen contained in the semiconductor film. (Fig. 10 (A))
[0143]
After that, continuous wave YVO as laser light Four Using the second harmonic of the laser (wavelength 532 nm, 5.5 W), an elliptical beam of 200 μm × 50 μm was formed with an incident angle φ of the laser beam with respect to the convex lens 603 in the optical system shown in FIG. The semiconductor film 22 was irradiated with the elliptical beam relatively scanned at a speed of 50 cm / s. (Fig. 10 (B))
[0144]
Then, a first doping process is performed. This is channel doping for controlling the threshold value. B as material gas 2 H 6 , Gas flow rate 30 sccm, current density 0.05 μA, acceleration voltage 60 keV, dose amount 1 × 10 14 / Cm 2 Went as. (Fig. 10 (C))
[0145]
Subsequently, patterning is performed to etch the semiconductor film 24 into a desired shape, and then a silicon oxynitride film having a thickness of 115 nm is formed by a plasma CVD method as the gate insulating film 27 covering the etched semiconductor film. Next, a TaN film 28 with a thickness of 30 nm and a W film 29 with a thickness of 370 nm are stacked on the gate insulating film 27 as conductive films. (Figure 10 (D))
[0146]
A mask (not shown) made of resist is formed by photolithography, and the W film, TaN film, and gate insulating film are etched.
[0147]
Then, the resist mask is removed, a new mask 33 is formed, and a second doping process is performed to introduce an impurity element imparting n-type into the semiconductor film. In this case, the conductive layers 30 and 31 serve as a mask for the impurity element imparting n-type, and the impurity region 34 is formed in a self-aligning manner. In this embodiment, the second doping process is performed under two conditions because the thickness of the semiconductor film is as thick as 150 nm. In this embodiment, phosphine (PH Three ) And a dose amount of 2 × 10 13 / Cm 2 And the acceleration voltage is 90 keV, and the dose is 5 × 10 5 14 / Cm 2 The acceleration voltage was 10 keV. (Fig. 10 (E))
[0148]
Next, after removing the resist mask 33, a new resist mask 35 is formed and a third doping process is performed. By the third doping treatment, an impurity region 36 is formed in which an impurity element imparting a conductivity type opposite to the one conductivity type is added to the semiconductor film that becomes the active layer of the p-channel TFT. Using the conductive layers 30 and 31 as a mask for the impurity element, an impurity element imparting p-type is added to form the impurity region 36 in a self-aligning manner. In this embodiment, the third doping process is also performed under two conditions because the semiconductor film is as thick as 150 nm. In this embodiment, diborane (B 2 H 6 ) And a dose amount of 2 × 10 13 / Cm 2 And the acceleration voltage is 90 keV, and the dose is 1 × 10 15 / Cm 2 The acceleration voltage was 10 keV. (Fig. 10 (F))
[0149]
Through the above steps, impurity regions 34 and 36 are formed in the respective semiconductor layers.
[0150]
Next, the resist mask 35 is removed, and a 50-nm-thick silicon oxynitride film (composition ratio Si = 32.8%, O = 63.7%, N) is formed as the first interlayer insulating film 37 by plasma CVD. = 3.5%).
[0151]
Next, the crystallinity of the semiconductor layers is restored and the impurity elements added to the respective semiconductor layers are activated by heat treatment. In this example, heat treatment was performed at 550 ° C. for 4 hours in a nitrogen atmosphere by a thermal annealing method using a furnace annealing furnace. (Fig. 10 (G))
[0152]
Next, a second interlayer insulating film 38 made of an inorganic insulating film material or an organic insulating material is formed on the first interlayer insulating film 37. In this example, a silicon nitride film having a thickness of 50 nm was formed by a CVD method, and then a silicon oxide film having a thickness of 400 nm was formed.
[0153]
And if it heat-processes, a hydrogenation process can be performed. In this example, heat treatment was performed in a nitrogen atmosphere at 410 ° C. for 1 hour using a furnace annealing furnace.
[0154]
Subsequently, wirings 39 that are electrically connected to the respective impurity regions are formed. In this example, a stacked film of a Ti film with a thickness of 50 nm, an Al—Si film with a thickness of 500 nm, and a Ti film with a thickness of 50 nm was formed by patterning. Of course, not only a two-layer structure but also a single-layer structure or a laminated structure of three or more layers may be used. Further, the wiring material is not limited to Al and Ti. For example, a wiring may be formed by patterning a laminated film in which Al or Cu is formed on a TaN film and a Ti film is further formed. (Fig. 10 (H))
[0155]
As described above, an n-channel TFT 51 and a p-channel TFT 52 having a channel length of 6 μm and a channel width of 4 μm were formed.
[0156]
The results of measuring these electrical characteristics are shown in FIG. The electrical characteristics of the n-channel TFT 51 are shown in FIG. 11A, and the electrical characteristics of the p-channel TFT 52 are shown in FIG. 11B. The measurement conditions of the electrical characteristics were set to two measurement points, a gate voltage Vg = −16 to 16V, and a drain voltage Vd = 1V and 5V. In FIG. 11, the drain current (ID) and the gate current (IG) are indicated by solid lines, and the mobility (μFE) is indicated by a dotted line.
[0157]
Since the semiconductor film crystallized by the above-described method has large crystal grains, when the TFT is manufactured using the semiconductor film, the number of crystal grain boundaries included in the channel formation region is reduced. Can be reduced. Furthermore, since the formed crystal grains are aligned in one direction, the number of times the carriers cross the crystal grain boundary can be extremely reduced by making the TFT channel direction and the laser beam scanning direction substantially parallel. . Therefore, a TFT having good electrical characteristics can be obtained as shown in FIG. In particular, the mobility is 524 cm in an n-channel TFT. 2 / Vs, 205cm for p-channel TFT 2 It turns out that it becomes / Vs.
[0158]
The method for activating a semiconductor film using a continuous wave laser shown in this embodiment can be applied to a TFT constituting a circuit block that requires high-speed operation in the present invention.
In particular, by making the channel direction of the TFT and the scanning direction of the laser beam substantially parallel (within 30 °), it is possible to realize a circuit block having substantially the same operating characteristics as when formed on a single crystal silicon substrate. .
[0159]
[Example 5]
In this embodiment, an example in which a TFT is manufactured using a semiconductor film crystallized by the method shown in Embodiment 3 will be described with reference to FIGS. 6, 12 to 14, and 15.
[0160]
The steps until the amorphous silicon film is formed as the semiconductor film are the same as those in the fourth embodiment. The amorphous silicon film was formed with a thickness of 150 nm. (Fig. 12 (A))
[0161]
Thereafter, using the method described in JP-A-7-183540, a nickel acetate aqueous solution (weight-concentration concentration 5 ppm, volume 10 ml) is applied onto the semiconductor film by spin coating to form the metal-containing layer 41. To do. Then, heat treatment was performed in a nitrogen atmosphere at 500 ° C. for 1 hour and in a nitrogen atmosphere at 550 ° C. for 12 hours. Thus, the semiconductor film 42 was obtained. (Fig. 12 (B))
[0162]
Subsequently, the crystallinity of the semiconductor film 42 is improved by laser annealing.
[0163]
The conditions of the laser annealing method are as follows: Four Using the second harmonic of the laser (wavelength 532 nm, 5.5 W), an elliptical beam of 200 μm × 50 μm was formed with an incident angle φ of the laser beam with respect to the convex lens 603 in the optical system shown in FIG. The crystallinity of the semiconductor film 42 was improved by irradiating the elliptical beam while moving the substrate at a speed of 20 cm / s or 50 cm / s. In this way, a semiconductor film 43 was obtained. (Figure 12 (C))
[0164]
The steps after the crystallization of the semiconductor film in FIG. 12C are the same as the steps in FIGS. 10C to 10H described in the fifth embodiment. Thus, an n-channel TFT 51 and a p-channel TFT 52 having a channel length of 6 μm and a channel width of 4 μm were formed. These electrical characteristics were measured.
[0165]
The electrical characteristics of the TFT manufactured by the above process are shown in FIGS.
[0166]
13A and 13B show electrical characteristics of TFTs manufactured by moving the substrate at a speed of 20 cm / s in the laser annealing step of FIG. 12C. FIG. 13A shows electrical characteristics of the n-channel TFT 51. FIG. 13B shows electrical characteristics of the p-channel TFT 52. 14A and 14B show electrical characteristics of TFTs manufactured by moving the substrate at 50 cm / s in the laser annealing step of FIG. 12C. FIG. 14A shows electrical characteristics of the n-channel TFT 51. FIG. 14B shows electrical characteristics of the p-channel TFT 52.
[0167]
The electrical characteristics were measured under the conditions where the gate voltage Vg = −16 to 16V and the drain voltage Vd = 1V and 5V. In FIGS. 13 and 14, the drain current (ID) and the gate current (IG) are indicated by solid lines, and the mobility (μFE) is indicated by a dotted line.
[0168]
Since the crystallized semiconductor film shown in this embodiment has crystal grains having a large grain size, when a TFT is manufactured using the semiconductor film, a crystal grain boundary included in the channel formation region is formed. The number can be reduced. Furthermore, since the formed crystal grains are aligned in one direction and there are few grain boundaries formed in the direction intersecting the relative scanning direction of the laser beam, the number of times the carriers cross the crystal grain boundary is extremely small. Can be reduced.
[0169]
Therefore, a TFT having good electrical characteristics can be obtained as shown in FIGS. In particular, the mobility is 510 cm in the n-channel TFT in FIG. 2 / Vs, 200cm for p-channel TFT 2 / Vs, and 595 cm in the n-channel TFT in FIG. 2 / Vs, 199 cm for p-channel TFT 2 It can be seen that / Vs is very excellent. If a semiconductor device is manufactured using such a TFT, its operating characteristics and reliability can be improved.
[0170]
FIG. 15 shows the electrical characteristics of TFTs manufactured by moving the substrate at a speed of 50 cm / s in the laser annealing step of FIG. FIG. 15A shows the electrical characteristics of the n-channel TFT 51. FIG. 15B shows electrical characteristics of the p-channel TFT 52.
[0171]
The electrical characteristics were measured under the conditions where the gate voltage Vg = −16 to 16V and the drain voltage Vd = 0.1V and 5V.
[0172]
As shown in FIG. 15, a TFT having good electrical characteristics can be obtained. In particular, the mobility is 657 cm in the n-channel TFT shown in FIG. 2 / Vs, 219 cm in the p-channel TFT shown in FIG. 2 It can be seen that / Vs is very excellent. If a semiconductor device is manufactured using such a TFT, its operating characteristics and reliability can be improved.
[0173]
The method for activating a semiconductor film using a continuous wave laser shown in this embodiment can be applied to a TFT constituting a circuit block that requires high-speed operation in the present invention.
In particular, by making the channel direction of the TFT and the scanning direction of the laser beam substantially parallel (within 30 °), it is possible to realize a circuit block having substantially the same operating characteristics as when formed on a single crystal silicon substrate. .
[0174]
[Example 6]
In this embodiment, a manufacturing process of a semiconductor device in which a plurality of circuits and an active matrix liquid crystal display portion are formed over the same substrate will be described with reference to FIGS.
[0175]
The cross-sectional views shown in FIGS. 3 and 4 include a first region, a second region, and a third region.
The first region is a circuit block (for example, CPU, signal line driver circuit, etc.) that particularly requires high-speed operation, and is a region in which a semiconductor film crystallization method using a continuous wave laser is performed in the present invention. The second area indicates other circuit blocks (for example, a scanning line driver circuit), and the third area indicates a pixel area.
[0176]
3 and 4, N-channel TFTs and P-channel TFTs are represented as circuit blocks, N-channel TFTs (pixel TFTs) and storage capacitors are represented as pixel areas.
[0177]
As the substrate 5000, a quartz substrate, a silicon substrate, a metal, a substrate, or a stainless steel substrate with an insulating film formed thereon is used. Alternatively, a plastic substrate having heat resistance that can withstand the processing temperature in this manufacturing process may be used. In this embodiment, a substrate 5000 made of glass such as barium borosilicate glass or alumino borosilicate glass was used.
[0178]
Next, a base film 5001 made of an insulating film such as a silicon oxide film, a silicon nitride film, or a silicon oxynitride film is formed over the substrate 5000. Although the base film 5001 in this embodiment is formed with a two-layer structure, a single-layer structure of the insulating film or a structure in which two or more insulating films are stacked may be used.
[0179]
In this embodiment, as the first layer of the base film 5001, a plasma CVD method is used to form SiH. Four , NH Three And N 2 A silicon nitride oxide film 5001a formed using O as a reactive gas is formed to a thickness of 10 to 200 [nm] (preferably 50 to 100 [nm]). In this embodiment, the silicon nitride oxide film 5001a is formed to a thickness of 50 [nm]. Next, as a second layer of the base film 5001, a plasma CVD method is used to form SiH. Four And N 2 A silicon oxynitride film 5001b formed using O as a reaction gas is formed to a thickness of 50 to 200 [nm] (preferably 100 to 150 [nm]). In this embodiment, the silicon oxynitride film 5001b is formed to a thickness of 100 [nm].
[0180]
Subsequently, semiconductor layers 5002 to 5006, 6002, and 6003 are formed over the base film 5001. The semiconductor layers 5002 to 5005, 6002, and 6003 are formed into a semiconductor film with a thickness of 25 to 80 [nm] (preferably 30 to 60 [nm]) by a known means (sputtering method, LPCVD method, plasma CVD method, etc.). Film. Note that as the semiconductor film, an amorphous semiconductor film, a microcrystalline semiconductor film, a crystalline semiconductor film, a compound semiconductor film having an amorphous structure such as an amorphous silicon germanium film, or the like may be used.
[0181]
Next, first crystallization is performed on the second region and the third region, or the semiconductor film over the entire substrate. As the first crystallization method, a known crystallization method (laser crystallization method, thermal crystallization method using an RTA or furnace annealing furnace, thermal crystallization method using a metal element that promotes crystallization, or the like) is used. Can do.
[0182]
In this embodiment, an amorphous silicon film having a film thickness of 55 [nm] is formed by plasma CVD. Then, as a first crystallization method, a solution containing nickel is held on the amorphous silicon film, the amorphous silicon film is dehydrogenated (500 [° C.], 1 hour), and then heated. Crystallization (550 [° C.], 4 hours) was performed to form a first crystalline silicon film.
[0183]
Note that in the case of manufacturing the first crystalline semiconductor film by a laser crystallization method, only the second region and the third region may be selectively performed, or a crystal may be formed on the semiconductor film over the entire substrate. May also be performed. As the laser, a pulsed gas laser or solid-state laser may be used. As the former gas laser, excimer laser, YAG laser, YVO Four Laser, YLF laser, YAlO Three A laser, a glass laser, a ruby laser, a Ti: sapphire laser, or the like can be used. The latter solid-state laser includes YAG, YVO doped with Cr, Nd, Er, Ho, Ce, Co, Ti, or Tm. Four , YLF, YAlO Three A laser using a crystal such as can be used. The fundamental wave of the laser differs depending on the material to be doped, and a laser beam having a fundamental wave around 1 [μm] can be obtained. The harmonic with respect to the fundamental wave can be obtained by using a nonlinear optical element.
[0184]
Crystallization conditions are set as appropriate, but when an excimer laser is used, the pulse oscillation frequency is 300 [Hz] and the laser energy density is 100 to 700 [mJ / cm. 2 ] (Typically 200-300 [mJ / cm 2 ]) When a YAG laser is used, the second harmonic is used to set a pulse oscillation frequency of 1 to 300 [Hz] and a laser energy density of 300 to 1000 [mJ / cm. 2 ] (Typically 350-500 [mJ / cm 2 ]) Then, a laser beam condensed in a linear shape with a width of 100 to 1000 [μm] (preferably a width of 400 [μm]) is irradiated over the entire surface of the substrate, and the linear beam superposition ratio (overlap ratio) at this time is irradiated. May be set as 50 to 98 [%].
[0185]
Next, second crystallization is performed on the semiconductor film in the first region. In the second crystallization method, crystallization using a continuous wave laser is performed. As a crystallization method using a continuous wave laser, the methods shown in Examples 2 and 3 can be used. Thus, second crystalline silicon is obtained.
[0186]
By such a crystallization process of the semiconductor film, the first crystalline silicon film is formed in the first region including the circuit logic required to operate at high speed, and the second crystalline silicon film is formed in the other region. , Each formed.
[0187]
Since the first crystalline silicon film extends in the relative scanning direction of the laser beam and has large crystal grains, a TFT having the first crystalline silicon film as an active layer is formed. , Have high electrical characteristics.
In particular, when the channel direction is formed substantially parallel to the relative scanning direction of the laser beam, the number of carriers crossing the crystal grain boundary can be extremely reduced, so that the channel direction is formed on single crystal silicon. It is also possible to achieve the same electrical characteristics as a transistor.
[0188]
On the other hand, since the continuous wave laser has a narrow beam width (50 to 500 μm), it is disadvantageous from the viewpoint of throughput to apply this crystallization process to a wide region. In the present invention, throughput is improved by limiting crystallization using a continuous wave laser to a limited region on the substrate.
[0189]
Next, semiconductor layers 5002 to 5005, 6002 and 6003 were formed by patterning using a photolithography method.
[0190]
In this embodiment, since the amorphous silicon film is crystallized using a metal element that promotes crystallization, the metal element remains in the crystalline silicon film. Therefore, an amorphous silicon film having a thickness of 50 to 100 [nm] is formed on the crystalline silicon film and subjected to heat treatment (RTA method, thermal annealing using a furnace annealing furnace, etc.), and the amorphous silicon film The metal element is diffused therein, and the amorphous silicon film is removed by etching after heat treatment. As a result, the content of the metal element in the first crystalline silicon film can be reduced or removed.
[0191]
Note that after forming the semiconductor layers 5002 to 5005, 6002, and 6003, a small amount of impurity element (boron or phosphorus) may be doped in order to control the threshold value of the TFT.
[0192]
Next, a gate insulating film 5006 is formed to cover the semiconductor layers 5002 to 5005, 6002, and 6003. The gate insulating film 5006 is formed of an insulating film containing silicon with a thickness of 40 to 150 [nm] by plasma CVD or sputtering. In this embodiment, a silicon oxynitride film having a thickness of 110 [nm] is formed as the gate insulating film 5006 by a plasma CVD method. Needless to say, the gate insulating film 5006 is not limited to a silicon oxynitride film, and another insulating film containing silicon may be used as a single layer or a stacked structure.
[0193]
Note that in the case where a silicon oxide film is used as the gate insulating film 5006, TEOS (Tetraethyl Orthosilicate) and O 2 And a reaction pressure of 40 [Pa], a substrate temperature of 300 to 400 [° C.], a high frequency (13.56 [MHz]) power density of 0.5 to 0.8 [W / cm]. 2 ] May be formed by discharging. The silicon oxide film manufactured by the above process can obtain favorable characteristics as the gate insulating film 5006 by subsequent thermal annealing at 400 to 500 [° C.].
[0194]
Next, a first conductive film 5007 with a thickness of 20 to 100 [nm] and a second conductive film 5008 with a thickness of 100 to 400 [n] m are stacked over the gate insulating film 5006. In this example, a first conductive film 5007 made of a TaN film with a thickness of 30 [nm] and a second conductive film 5008 made of a W film with a thickness of 370 [nm] were stacked.
[0195]
In this embodiment, the TaN film which is the first conductive film 5007 is formed by a sputtering method, and is formed by a sputtering method in an atmosphere containing nitrogen using a Ta target. The W film as the second conductive film 5008 was formed by sputtering using a W target. In addition, tungsten hexafluoride (WF 6 It is also possible to form it by a thermal CVD method using).
[0196]
Note that in this embodiment, the first conductive film 5007 is a TaN film, and the second conductive film 5008 is a W film; however, materials for forming the first conductive film 5007 and the second conductive film 5008 are not particularly limited. . The first conductive film 5007 and the second conductive film 5008 are an element selected from Ta, W, Ti, Mo, Al, Cu, Cr, and Nd, or an alloy material or a compound material containing the element as a main component. It may be formed. 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.
[0197]
Next, a resist mask 5009 is formed by photolithography, and a first etching process for forming electrodes and wirings is performed. The first etching process is performed under the first and second etching conditions. (Fig. 3 (B))
[0198]
In this embodiment, ICP (Inductively Coupled Plasma) etching method is used as the first etching condition, and CF is used as an etching gas. Four And Cl 2 And O 2 The gas flow ratio is 25:25:10 [sccm], and 500 [W] RF (13.56 [MHz]) power is applied to the coil-type electrode at a pressure of 1.0 [Pa]. The plasma was generated to perform etching. 150 [W] RF (13.56 [MHz]) power was also applied to the substrate side (sample stage), and a substantially negative self-bias voltage was applied. Then, the W film was etched under the first etching conditions so that the end portion of the first conductive layer 5007 was tapered.
[0199]
Subsequently, the mask 5009 made of resist is changed to the second etching condition without being removed, and the etching gas is changed to CF Four And Cl 2 The gas flow ratio is 30:30 [sccm], and 500 [W] RF (13.56 [MHz]) power is applied to the coil-type electrode at a pressure of 1.0 [Pa]. Then, plasma was generated and etching was performed for about 15 seconds. 20 [W] RF (13.56 [MHz]) power was also applied to the substrate side (sample stage), and a substantially negative self-bias voltage was applied. Under the second etching condition, the first conductive layer 5007 and the second conductive layer 5008 were etched to the same extent. Note that in order to perform etching without leaving a residue on the gate insulating film 5006, it is preferable to increase the etching time at a rate of about 10 to 20%.
[0200]
In the first etching process described above, the shape of the resist mask is made suitable, so that the end portions of the first conductive layer 5007 and the second conductive layer 5008 can be obtained by the effect of the bias voltage applied to the substrate side. Becomes a tapered shape. In this manner, first shape conductive layers 5010 to 5014, 6010, and 6011 including the first conductive layer 5007 and the second conductive layer 5008 were formed by the first etching treatment. In the gate insulating film 5006, a region not covered with the first shape conductive layers 5010 to 5014, 6010, and 6011 was etched by about 20 to 50 nm, so that a region with a thin film thickness was formed.
[0201]
Next, a second etching process is performed without removing the resist mask 5009. (FIG. 3C) In the second etching process, SF is used as an etching gas. 6 And Cl 2 And O 2 Each gas flow ratio is 24:12:24 (sccm), 700 W RF (13.56 MHz) power is applied to the coil side power at a pressure of 1.3 Pa, and plasma is generated for about 25 seconds. Etching was performed. 10 W of RF (13.56 MHz) power was also applied to the substrate side (sample stage), and a substantially negative self-bias voltage was applied. Thus, the W film was selectively etched to form second shape conductive layers 5015 to 5019, 6015, and 6016. At this time, the first conductive layers 5015a to 5018a, 6015a, and 6016a are hardly etched.
[0202]
Then, a first doping process is performed without removing the resist mask 5009, and an impurity element imparting N-type conductivity is added to the semiconductor layers 5002 to 5005, 6002, and 6003 at a low concentration. The first doping process may be performed by an ion doping method or an ion implantation method. The condition of the ion doping method is a dose of 1 × 10 13 ~ 5x10 14 [atoms / cm 2 The acceleration voltage is 40 to 80 [keV]. In this embodiment, the dose amount is 5.0 × 10. 13 [atoms / cm 2 The acceleration voltage was 50 [keV]. As an impurity element imparting N-type, an element belonging to Group 15 may be used. Typically, phosphorus (P) or arsenic (As) is used, but phosphorus (P) is used in this embodiment. In this case, the second shape conductive layers 5015 to 5019, 6015, and 6016 serve as a mask for the impurity element imparting N-type, and self-aligned first impurity regions (N−− regions) 5020 to 5023, 6020 and 6021 were formed. In the first impurity regions 5020 to 5023, 6020, and 6021, 1 × 10 18 ~ 1x10 20 [atoms / cm Three In the concentration range, an impurity element imparting N-type was added.
[0203]
Subsequently, after removing the resist mask 5009, a resist mask 5024 is newly formed, and a second doping process is performed at an acceleration voltage higher than that of the first doping process. The condition of the ion doping method is a dose of 1 × 10 13 ~ 3x10 15 [atoms / cm 2 The acceleration voltage is 60 to 120 [keV]. In this embodiment, the dose amount is 3.0 × 10. 15 [atoms / cm 2 The acceleration voltage was 65 [keV]. In the second doping treatment, the second conductive layers 5015b to 5018b, 6015b, and 6016b are used as masks against the impurity element, and the impurity element is added to the semiconductor layer below the tapered portion of the first conductive layers 5015a to 5018a, 6015a, and 6016a. Doping is performed as added. Subsequently, the third doping process is performed by lowering the acceleration voltage than the second doping process to obtain the state of FIG. The condition of the ion doping method is a dose of 1 × 10 15 ~ 1x10 17 [atoms / cm 2 The acceleration voltage is 50-100 keV.
[0204]
As a result of performing the second doping process and the third doping process, the second impurity regions (N− region and Lov region) 5026 and 6026 overlapping with the first conductive layer have 1 × 10 6. 18 ~ 5x10 19 [atoms / cm Three In the concentration range, an impurity element imparting N-type was added. The third impurity regions (N + regions) 5025, 5028, and 6025 have 1 × 10 19 ~ 5x10 twenty one [atoms / cm Three In the concentration range, an impurity element imparting N-type was added. In addition, after the first and second doping treatments, regions where no impurity element was added or regions where a small amount of impurity element was added were formed in the semiconductor layers 5002 to 5005, 6002 and 6003. In this embodiment, a region to which no impurity element is added or a region to which a small amount of impurity element is added is referred to as channel regions 5027, 5030, and 6027. Further, among the first impurity regions (N−− regions) 5020 to 5023, 6020, and 6021 formed by the first doping process, there is a region covered with the resist 5024 in the second doping process. In the present embodiment, the first impurity region (N−− region, LDD region) 5029 is called subsequently.
[0205]
In this embodiment, the second impurity regions (N− regions) 5026 and 6026 and the third impurity regions (N + regions) 5025, 5028, and 6025 are formed only by the second doping process. However, the present invention is not limited to this. Not. It may be formed by a plurality of doping processes by appropriately changing the conditions for performing the doping process.
[0206]
Next, as shown in FIG. 4A, after removing the resist mask 5024, a resist mask 5031 is newly formed. Thereafter, a fourth doping process is performed. A fourth impurity region (P + region) in which an impurity element imparting a conductivity type opposite to the first conductivity type is added to the semiconductor layer serving as an active layer of the P-channel TFT by the fourth doping process. 5032, 5034, 6032 and fifth impurity regions (P− regions) 5033, 5035, 6033 are formed.
[0207]
In the fourth doping treatment, the second conductive layers 5016b and 5018b are used as masks for the impurity element. In this manner, the impurity element imparting P-type is added, and the fourth impurity regions (P + regions) 5032, 5034, and 6032 and the fifth impurity regions (P− regions) 5033, 5035, and 6033 are formed in a self-aligning manner. .
[0208]
In this embodiment, the fourth impurity regions 5032, 5034, 6032 and the fifth impurity regions 5033, 5035, 6033 are diborane (B 2 H 6 ) Using an ion doping method. As a condition of the ion doping method, the dose amount is 1 × 10 16 [atoms / cm 2 The acceleration voltage was 80 [keV].
[0209]
Note that in the fourth doping process, the semiconductor layer forming the N-channel TFT is covered with a mask 5031 made of a resist.
[0210]
Here, by the first and second doping processes, phosphorus is added to the fourth impurity regions (P + regions) 5032, 5034, and 6032 and the fifth impurity regions (P− regions) 5033, 5035, and 6033 at different concentrations. It has been added. However, in any of the fourth impurity regions (P + regions) 5032, 5034, and 6032 and the fifth impurity regions (P− regions) 5033, 5035, and 6033, the P-type is imparted by the fourth doping process. Concentration of impurity element to be 1 × 10 19 ~ 5x10 twenty one [atoms / cm Three The doping process is performed so that Thus, the fourth impurity regions (P + regions) 5032, 5034, and 6032 and the fifth impurity regions (P− regions) 5033, 5035, and 6033 function as a source region and a drain region of the P-channel TFT without any problem.
[0211]
In this embodiment, the fourth impurity regions (P + regions) 5032, 5034, and 6032 and the fifth impurity regions (P− regions) 5033, 5035, and 6033 are formed only by the fourth doping process. It is not limited to. It may be formed by a plurality of doping processes by appropriately changing the conditions for performing the doping process.
[0212]
Next, as shown in FIG. 4B, the resist mask 5031 is removed, and a first interlayer insulating film 5036 is formed. The first interlayer insulating film 5036 is formed of an insulating film containing silicon with a thickness of 100 to 200 [nm] by using a plasma CVD method or a sputtering method. In this embodiment, a silicon oxynitride film having a thickness of 100 [nm] is formed by plasma CVD. Needless to say, the first interlayer insulating film 5036 is not limited to a silicon oxynitride film, and another insulating film containing silicon may be used as a single layer or a stacked structure.
[0213]
Next, as shown in FIG. 4C, heat treatment (heat treatment) is performed to recover the crystallinity of the semiconductor layer and to activate the impurity element added to the semiconductor layer. This heat treatment is performed by a thermal annealing method using a furnace annealing furnace. The thermal annealing method may be performed at 400 to 700 [° C.] in a nitrogen atmosphere with an oxygen concentration of 1 [ppm] or less, preferably 0.1 [ppm] or less. In this embodiment, 410 [° C.], 1 Activation treatment was performed by heat treatment for a period of time. In addition to the thermal annealing method, a laser annealing method or a rapid thermal annealing method (RTA method) can be applied.
[0214]
Further, heat treatment may be performed before the first interlayer insulating film 5036 is formed. However, when the materials forming the first conductive layers 5015a to 5019a, 6015a, and 6016a and the second conductive layers 5015b to 5019b, 6015b, and 6016b are vulnerable to heat, the wiring and the like are protected as in this embodiment. Therefore, heat treatment is preferably performed after the first interlayer insulating film 5036 (an insulating film containing silicon as a main component, for example, a silicon nitride film) is formed.
[0215]
As described above, after the first interlayer insulating film 5036 (insulating film containing silicon as a main component, for example, a silicon nitride film) is formed, the semiconductor layer is hydrogenated simultaneously with the activation process by heat treatment. Can do. In the hydrogenation step, dangling bonds in the semiconductor layer are terminated by hydrogen contained in the first interlayer insulating film 5036.
[0216]
Note that heat treatment for hydrogenation may be performed separately from heat treatment for activation treatment.
[0217]
Here, the semiconductor layer can be hydrogenated regardless of the presence of the first interlayer insulating film 5036. As other means for hydrogenation, means using hydrogen excited by plasma (plasma hydrogenation) or in an atmosphere containing 3 to 100% hydrogen at 300 to 450 [° C.] for 1 to 12 hours A means for performing heat treatment may be used.
[0218]
Next, a second interlayer insulating film 5037 is formed over the first interlayer insulating film 5036. As the second interlayer insulating film 5037, an inorganic insulating film can be used. For example, a silicon oxide film formed by a CVD method, a silicon oxide film applied by an SOG (Spin On Glass) method, or the like can be used. An organic insulating film can be used as the second interlayer insulating film 5037. For example, a film made of polyimide, polyamide, BCB (benzocyclobutene), acrylic, or the like can be used. Alternatively, a stacked structure of an acrylic film and a silicon oxynitride film may be used.
[0219]
In this embodiment, an acrylic film having a thickness of 1.6 [μm] is formed. With the second interlayer insulating film 5037, unevenness caused by the TFT formed on the substrate 5000 can be reduced and planarized. In particular, since the second interlayer insulating film 5037 has a strong meaning of planarization, a film having excellent planarity is preferable.
[0220]
Next, the second interlayer insulating film 5037, the first interlayer insulating film 5036, and the gate insulating film 5006 are etched using dry etching or wet etching, so that third impurity regions 5025, 5028, and 6025 fourth impurity regions are etched. Contact holes reaching 5032, 5034, and 6032 are formed.
[0221]
Subsequently, wirings 5038 to 5041, 6038, and 6039 and a pixel electrode 5042 that are electrically connected to the respective impurity regions are formed. These wirings are formed by patterning a laminated film of a Ti film having a thickness of 50 [nm] and an alloy film (Al and Ti alloy film) having a thickness of 500 [nm]. Of course, not only a two-layer structure but also a single-layer structure or a laminated structure of three or more layers may be used. Further, the wiring material is not limited to Al and Ti. For example, an Al film or Cu film may be formed on the TaN film, and a laminated film formed with a Ti film may be patterned to form a wiring. However, it is desirable to use a material having excellent reflectivity.
[0222]
Subsequently, an alignment film 5043 is formed over a portion including at least the pixel electrode 5042 and a rubbing process is performed. In this embodiment, before the alignment film 5043 is formed, a columnar spacer 5045 for maintaining the substrate interval is formed at a desired position by patterning an organic resin film such as an acrylic resin film. Further, instead of the columnar spacers, spherical spacers may be scattered over the entire surface of the substrate.
[0223]
Next, a counter substrate 5046 is prepared. Color layers (color filters) 5047 to 5049 and a planarization film 5050 are formed over the counter substrate 5046. At this time, the first colored layer 5047 and the second colored layer 5048 are overlapped to form a light shielding portion. Alternatively, the first colored layer 5047 and the third colored layer 5049 may be partially overlapped to form a light shielding portion, or the second colored layer 5048 and the third colored layer 5049 may be partially overlapped. Thus, a light shielding portion may be formed.
[0224]
In this way, the number of processes can be reduced by shielding the gaps between the pixels with the light shielding portion formed by the lamination of the colored layers without forming a new light shielding layer.
[0225]
Next, a counter electrode 5051 made of a transparent conductive film was formed over the planarization film 5050 in at least the pixel region, an alignment film 5052 was formed over the entire surface of the counter substrate, and a rubbing process was performed.
[0226]
Then, the active matrix substrate on which the pixel region and the driver circuit are formed and the counter substrate are attached to each other with a sealant 5044. Filler is mixed in the sealing material 5044, and two substrates are bonded to each other with a uniform interval by the filler and the columnar spacer. Thereafter, a liquid crystal material 5053 is injected between both the substrates and completely sealed with a sealant (not shown). A known liquid crystal material may be used for the liquid crystal material 5053. In this way, the liquid crystal display device shown in FIG. 4D is completed. If necessary, the active matrix substrate or the counter substrate is divided into a desired shape. Further, a polarizing plate and an FPC (not shown) were attached.
[0227]
In this manner, a semiconductor device having high-speed operation as a whole device can be manufactured in a high-throughput manufacturing process by changing the activation process of the semiconductor film between a region requiring high-speed operation and a region not requiring high-speed operation. Is possible.
[0228]
In particular, the first region (the region having a circuit block that requires high-speed operation) includes a semiconductor film in which large crystal grains are formed by crystallization using a continuous wave laser. A TFT is fabricated to realize a circuit block capable of high-speed operation.
[0229]
Note that the TFT manufactured in this embodiment may have a bottom gate structure or a dual gate structure.
[Example 7]
In this embodiment, a manufacturing process of a substrate in which a circuit block including thin film transistors and an EL display portion are formed over the same substrate will be described.
[0230]
The steps up to FIG. 5A are the same as the steps shown in FIGS. 3A to 3D and FIG.
[0231]
3 and 4 are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.
[0232]
As shown in FIG. 5A, a first interlayer insulating film 5101 is formed. The first interlayer insulating film 5101 is formed of an insulating film containing silicon with a thickness of 100 to 200 nm using a plasma CVD method or a sputtering method. In this embodiment, a silicon oxynitride film having a thickness of 100 nm is formed by plasma CVD. Needless to say, the first interlayer insulating film 5101 is not limited to a silicon oxynitride film, and another insulating film containing silicon may be used as a single layer or a stacked structure.
[0233]
Next, as shown in FIG. 5B, heat treatment (heat treatment) is performed to recover the crystallinity of the semiconductor layer and to activate the impurity element added to the semiconductor layer. This heat treatment is performed by a thermal annealing method using a furnace annealing furnace. As the thermal annealing method, it may be performed at 400 to 700 ° C. in a nitrogen atmosphere having an oxygen concentration of 1 ppm or less, preferably 0.1 ppm or less. In this embodiment, activation treatment was performed by heat treatment at 410 ° C. for 1 hour. . In addition to the thermal annealing method, a laser annealing method or a rapid thermal annealing method (RTA method) can be applied.
[0234]
Further, heat treatment may be performed before the first interlayer insulating film 5101 is formed. However, when the first conductive layers 5015a to 5019a and the second conductive layers 5015b to 5019b are vulnerable to heat, the first interlayer insulating film 5101 (silicon is used to protect the wiring and the like as in this embodiment. It is preferable to perform heat treatment after an insulating film containing a main component (eg, a silicon nitride film) is formed.
[0235]
As described above, after the first interlayer insulating film 5101 (insulating film containing silicon as a main component, for example, a silicon nitride film) is formed, the semiconductor layer is hydrogenated simultaneously with the activation process by heat treatment. Can do. In the hydrogenation step, dangling bonds in the semiconductor layer are terminated by hydrogen contained in the first interlayer insulating film 5001.
[0236]
Note that heat treatment for hydrogenation may be performed separately from heat treatment for activation treatment.
[0237]
Here, the semiconductor layer can be hydrogenated regardless of the presence of the first interlayer insulating film 5101. As other means for hydrogenation, heat treatment is performed at 300 to 450 ° C. for 1 to 12 hours in a means using plasma excited hydrogen (plasma hydrogenation) or in an atmosphere containing 3 to 100% hydrogen. Means may be used.
[0238]
Through the above steps, a CMOS circuit including an N-channel TFT and a P-channel TFT can be formed in the lower region of the pixel.
[0239]
Next, a second interlayer insulating film 5102 is formed over the first interlayer insulating film 5101. An inorganic insulating film can be used as the second interlayer insulating film 5102. For example, a silicon oxide film formed by a CVD method, a silicon oxide film applied by an SOG (Spin On Glass) method, or the like can be used. Further, an organic insulating film can be used as the second interlayer insulating film 5102. For example, a film made of polyimide, polyamide, BCB (benzocyclobutene), acrylic, or the like can be used. Alternatively, a stacked structure of an acrylic film and a silicon oxide film may be used. Alternatively, a stacked structure of an acrylic film and a silicon nitride film or a silicon nitride oxide film formed by a sputtering method may be used.
[0240]
Next, dry etching or wet etching is used to etch the first interlayer insulating film 5101, the second interlayer insulating film 5102, and the gate insulating film 5006, so that impurity regions (third impurity regions) of the TFTs constituting the circuit block are etched. Contact holes reaching (N +) and the fourth impurity region (P +) are formed.
[0241]
Next, wirings 5103 to 5109, 6103, and 6104 that are electrically connected to the impurity regions are formed. In this embodiment, the wirings 5103 to 5109, 6103, and 6104 are formed by continuously forming a laminated film of a 100 nm thick Ti film, a 350 nm thick Al film, and a 100 nm thick Ti film by a sputtering method. It is formed by patterning into a desired shape.
[0242]
Of course, not only a three-layer structure but also a single-layer structure, a two-layer structure, or a stacked structure of four or more layers may be used. The wiring material is not limited to Al and Ti, and other conductive films may be used. For example, a wiring may be formed by patterning a laminated film in which Al or Cu is formed on a TaN film and a Ti film is further formed.
[0243]
Next, as shown in FIG. 5C, a third interlayer insulating film 5110 is formed. As the third interlayer insulating film 5110, an inorganic insulating film or an organic insulating film can be used. As the inorganic insulating film, a silicon oxide film formed by a CVD method, a silicon oxide film applied by an SOG (Spin On Glass) method, or the like can be used. An acrylic resin film or the like can be used as the organic insulating film. Alternatively, a stacked structure of an acrylic film and a silicon nitride film or a silicon nitride oxide film formed by a sputtering method may be used.
[0244]
With the third interlayer insulating film 5110, unevenness due to the TFT formed on the substrate 5000 can be reduced and planarized. In particular, since the third interlayer insulating film 5110 has a strong meaning of planarization, a film having excellent planarity is preferable.
[0245]
Next, a contact hole reaching the wiring 5108 is formed in the third interlayer insulating film 5110 by using dry etching or wet etching.
[0246]
Next, the pixel electrode 5111 is formed by patterning the conductive film. In this embodiment, an alloy film of aluminum and lithium is used as the conductive film. Of course, a known MgAg film (magnesium and silver alloy film) may be used. The pixel electrode 5111 corresponds to the cathode of the EL element. As the cathode material, a conductive film made of an element belonging to Group 1 or Group 2 of the periodic table or a conductive film added with these elements can be used freely.
[0247]
The pixel electrode 5111 is electrically connected to the wiring 5108 through a contact hole formed in the third interlayer insulating film 5110. Thus, the pixel electrode 5111 is electrically connected to one of the source region and the drain region of the TFT constituting the driver circuit.
[0248]
Next, as shown in FIG. 5D, a bank 5112 is formed in order to separate the EL layers between the pixels. The bank 5112 is formed using an inorganic insulating film or an organic insulating film. As the inorganic insulating film, a silicon nitride film or a silicon nitride oxide film formed by a sputtering method, a silicon oxide film formed by a CVD method, a silicon oxide film applied by an SOG method, or the like can be used. An acrylic resin film or the like can be used as the organic insulating film.
[0249]
Here, when the bank 5112 is formed, a tapered side wall can be easily formed by using a wet etching method. Care must be taken because the deterioration of the EL layer due to the level difference becomes a significant problem unless the side wall of the bank 5112 is sufficiently gentle.
[0250]
Examples of combinations of the third interlayer insulating film 5110 and the bank 5112 are given below.
[0251]
A laminated film of acrylic and a silicon nitride film or a silicon nitride oxide film formed by a sputtering method is used as the third interlayer insulating film 5110, and a silicon nitride film or a silicon nitride oxide film formed by a sputtering method is used as the bank 5112. There are combinations that use. There is a combination in which a silicon oxide film formed by a plasma CVD method is used as the third interlayer insulating film 5110 and a silicon oxide film formed by the plasma CVD method is also used as the bank 5112. Further, there is a combination in which a silicon oxide film formed by an SOG method is used as the third interlayer insulating film 5110 and a silicon oxide film formed by the SOG method is also used as the bank 5112. The third interlayer insulating film 5110 includes a combination of a silicon oxide film formed by an SOG method and a silicon oxide film formed by a plasma CVD method, and a bank 5112 using a silicon oxide film formed by a plasma CVD method. is there. Further, there is a combination in which acrylic is used for the third interlayer insulating film 5110 and acrylic is also used for the bank 5112. As the third interlayer insulating film 5110, there is a combination in which a stacked film of acrylic and a silicon oxide film formed by a plasma CVD method is used, and a silicon oxide film formed by a plasma CVD method is used as the bank 5112. Further, there is a combination in which a silicon oxide film formed by a plasma CVD method is used as the third interlayer insulating film 5110 and acrylic is used as the bank 5112.
[0252]
Carbon particles or metal particles may be added to the bank 5112 to reduce the resistivity and suppress the generation of static electricity. At this time, the resistivity is 1 × 10 6 ~ 1x10 12 Ωm (preferably 1 × 10 8 ~ 1x10 Ten The added amount of carbon particles and metal particles may be adjusted so as to be Ωm).
[0253]
Next, an EL layer 5113 is formed over the exposed pixel electrode 5038 surrounded by the bank 5112.
[0254]
As the EL layer 5113, a known organic light emitting material or inorganic light emitting material can be used.
[0255]
As the organic light emitting material, a low molecular weight organic light emitting material, a high molecular weight organic light emitting material, and a medium molecular weight organic material can be freely used. In the present specification, the medium molecular organic light-emitting material refers to an organic light-emitting material that does not have sublimability and has a molecule number of 20 or less or a chained molecule length of 10 μm or less. To do.
[0256]
The EL layer 5113 usually has a stacked structure. A typical example is a “hole transport layer / light emitting layer / electron transport layer” stacked structure proposed by Tang et al. Of Kodak Eastman Company. In addition, the electron transport layer / the light emitting layer / the hole transport layer / the hole injection layer, or the electron injection layer / the electron transport layer / the light emitting layer / the hole transport layer / the hole injection layer are stacked in this order on the cathode. It may be a structure. You may dope a fluorescent pigment | dye etc. with respect to a light emitting layer. However, the charge excitation state before light emission may be a triplet or a singlet.
[0257]
In this specification, a light-emitting element means light emission (fluorescence) at the time of transition from a singlet exciton to a ground state and light emission (phosphorescence at the time of transition from a triplet exciton to a ground state). ) Indicates both.
[0258]
In this embodiment, the EL layer 5113 is formed by a vapor deposition method using a low molecular weight organic light emitting material. Specifically, as the light emitting layer, a tris-8-quinolinolato aluminum complex (Alq Three ) Film is provided, and a 20 nm thick copper phthalocyanine (CuPc) film is provided thereon as a hole injection layer. Alq Three The emission color can be controlled by adding a fluorescent dye such as quinacridone, perylene, or DCM1.
[0259]
Note that although only one pixel is illustrated in FIG. 5D, the EL layer 5113 corresponding to each of a plurality of colors, for example, R (red), G (green), and B (blue) is separately formed. can do.
[0260]
As an example of using a polymer organic light emitting material, a 20 nm polythiophene (PEDOT) film is provided by a spin coating method as a hole injection layer, and a polyphenylene vinylene (PPV) or PPV film having a thickness of about 100 nm is formed thereon as a light emitting layer. The EL layer 5113 may be formed using a stacked structure provided with a derivative film. Note that when a PPV or PPV derivative that is a π-conjugated polymer is used, the emission wavelength can be selected from red to blue. It is also possible to use an inorganic material such as silicon carbide for the electron transport layer or the electron injection layer.
[0261]
Note that the EL layer 5113 is not limited to a layer in which a hole injection layer, a hole transport layer, a light-emitting layer, an electron transport layer, an electron injection layer, and the like are clearly distinguished. That is, the EL layer 5113 may have a structure in which a material that forms a hole injection layer, a hole transport layer, a light-emitting layer, an electron transport layer, an electron injection layer, or the like is mixed.
[0262]
For example, a mixed layer composed of a material constituting an electron transport layer (hereinafter referred to as an electron transport material) and a material constituting a light emitting layer (hereinafter referred to as a light emitting material) The EL layer 5113 may be provided between the layers.
[0263]
Next, a pixel electrode 5114 made of a transparent conductive film is formed over the EL layer 5113. As the transparent conductive film, a compound of indium oxide and tin oxide (ITO), a compound of indium oxide and zinc oxide, zinc oxide, tin oxide, indium oxide, or the like can be used. Moreover, you may use what added the gallium to the said transparent conductive film. The pixel electrode 5114 corresponds to the anode of the EL element.
[0264]
When the pixel electrode 5114 is formed, the EL element is completed. Note that an EL element refers to a diode formed by a pixel electrode (cathode) 5111, an EL layer 5113, and a pixel electrode (anode) 5114.
[0265]
It is effective to provide a protective film (passivation film) 5115 so as to completely cover the EL element. The protective film 5115 is formed using an insulating film including a carbon film, a silicon nitride film, or a silicon nitride oxide film, and the insulating film can be used as a single layer or a combination of stacked layers.
[0266]
Note that when light emitted from the EL element is emitted from the pixel electrode 5114 side as in this embodiment, a film that transmits light needs to be used as the protective film 5115.
[0267]
Note that it is effective to continuously process the steps from the formation of the bank 5112 to the formation of the protective film 5115 using a multi-chamber type (or in-line type) film formation apparatus without opening to the atmosphere. .
[0268]
Actually, when the state shown in FIG. 5D is completed, a sealing material such as a protective film (laminate film, ultraviolet curable resin film, etc.) having high hermeticity and low degassing is used so as not to be exposed to the outside air. It is preferable to package (enclose). At that time, if the inside of the sealing material is made an inert atmosphere or a hygroscopic material (for example, barium oxide) is arranged inside, the reliability of the EL element is improved.
[0269]
In addition, when airtightness is improved by processing such as packaging, a connector (flexible printed circuit: FPC) for connecting a terminal routed from an element or circuit formed on the substrate 5000 and an external signal terminal is attached. Completed as a product.
[0270]
Note that the TFT manufactured in this embodiment may have a bottom gate structure or a dual gate structure having two gate electrodes arranged above and below a channel region with an insulating film interposed therebetween.
[0271]
[Example 8]
In this embodiment, an example of a semiconductor device of the present invention will be described with reference to FIGS.
[0272]
In FIG. 16, the semiconductor device is formed by integrally forming a pixel region 1600, a scanning line driver circuit 1601, a signal line driver circuit 1602, a VRAM 1603, a CPU 1604, a memory 1605, and an interface circuit 1606 on a substrate having an insulating surface.
[0273]
An operation of the semiconductor device illustrated in FIG. 16 will be described. Image data and control signals for the external device are communicated between the CPU 1604 and the external device via the interface circuit 1606 and the system bus 1607. Examples of the external device include a keyboard and a ROM. The CPU 1604 temporarily stores the image data being processed and the control signal of the logic circuit in the memory 1605, and the processed image data is stored in the VRAM 1603. Image data stored in the VRAM 1603 is displayed in the pixel region 1600 by the signal line driver circuit 1602 and the scanning line driver circuit 1601.
[0274]
The VRAM is a memory for storing image data, and is configured by a volatile memory such as SRAM or DRAM. The memory 1605 is also a volatile memory such as SRAM or DRAM. The interface circuit is a circuit that temporarily stores a signal input from an external device, converts it into a format used internally, or performs other control.
[0275]
In this embodiment, since the circuit block included in the region 1 is particularly required to operate at high speed, for example, high movement using a semiconductor film crystallization process using a continuous wave laser as shown in Embodiments 3 to 6 is performed. Apply the TFT fabrication process.
[0276]
By applying a high mobility TFT manufacturing process to the region 1, the circuit block included in the region 1 realizes high-speed operation.
[0277]
When SRAM is used as the memory, 200 nsec is realized as a read cycle, and when DRAM is used, 1 μsec or less is realized as a read cycle.
[0278]
In addition, the operating frequency of the CPU is 5 MHz or more.
[0279]
In this embodiment, the high mobility TFT manufacturing process is applied to the region 1, but the present invention is not limited to this. The practitioner may apply a high mobility TFT manufacturing process to an arbitrary region in accordance with the use of the semiconductor device.
[0280]
Note that in that case, the ratio of the area to which the high mobility TFT manufacturing process is applied to the total area of the substrate 1608 is preferably 50% or less (preferably 30% or less). In addition, the region 1 is preferably formed with as few (preferably 10 or less) rectangular regions as possible.
[0281]
This embodiment can be used in combination with Embodiments 1 to 7.
[0282]
[Example 9]
In this embodiment, an example of a semiconductor device of the present invention will be described with reference to FIG.
[0283]
In FIG. 17, a semiconductor device includes a pixel region 1700, a scanning line driver circuit 1701, a signal line driver circuit 1702, a frame memory 1703, a timing generation circuit 1705, and a format converter 1704 which are integrally formed on a substrate having an insulating surface. .
[0284]
The configuration of this embodiment will be described below.
[0285]
A timing generation circuit 1705 generates a clock signal that determines operation timing of the scan line driver circuit 1701 and the signal line driver circuit 1702. The format conversion unit 1704 performs image processing such as decompression decoding of a compression-coded signal input from an external apparatus via the FPC 1706, image interpolation, and resizing. The format-converted image data is stored in the frame memory 1703. The image data stored in the frame memory 1703 is displayed on the pixel 1700 by the scanning line driver circuit 1701 and the signal line driver circuit 1702.
[0286]
In this embodiment, since the circuit block included in the region 1 is particularly required to operate at high speed, for example, high movement using a semiconductor film crystallization process using a continuous wave laser as shown in Embodiments 3 to 6 is performed. Apply the TFT fabrication process.
[0287]
When SRAM is used as the frame memory, 200 nsec is realized as a read cycle, and when DRAM is used, 1 μsec or less is realized as a read cycle.
[0288]
In this embodiment, the driving frequency of the logic circuit included in the region 1 is 5 MHz or more.
[0289]
In this embodiment, the high mobility TFT manufacturing process is applied to the region 1, but the present invention is not limited to this. The practitioner may apply a high mobility TFT manufacturing process to an arbitrary region in accordance with the use of the semiconductor device.
[0290]
Note that in that case, the ratio of the area to which the high mobility TFT manufacturing process is applied to the total area of the substrate 1608 is preferably 50% or less (preferably 30% or less). In addition, the region 2 is preferably formed of as few (preferably 10 or less) rectangular regions as possible.
[0291]
This embodiment can be used in combination with Embodiments 1 to 7.
[0292]
[Example 10]
In this embodiment, an example of a semiconductor device of the present invention will be described with reference to FIG.
[0293]
In FIG. 18, a semiconductor device includes a pixel region 1800, a scanning line driver circuit 1801, a signal line driver circuit 1802, a VRAM 1803, a mask ROM 1804, an arithmetic processing circuit 1805, an image processing circuit 1806, a memory 1807, and an interface circuit 1808. The substrate is integrally formed on the substrate.
[0294]
The configuration of this example is shown below.
[0295]
Control signals are communicated with external devices via the interface circuit 1808 and the system bus 1809. An example of the external device is a keyboard. The mask ROM 1804 stores program data and image data. Data stored in the mask ROM is processed by the CPU 1805 while reading from and writing to the memory 1807 as needed. The image data is subjected to processing such as resizing by the image processing circuit 1806 and stored in the VRAM 1803. Data stored in the VRAM 1803 is displayed in the pixel region 1800 by the scan line driver circuit 1801 and the signal line driver circuit 1802.
[0296]
SRAM and DRAM are used as the memory and VRAM.
[0297]
In this embodiment, the operating frequency of the image processing circuit is 5 MHz or more. The operating frequency of the CPU is 5 MHz or more.
[0298]
In this embodiment, since the circuit block included in the region 1 is particularly required to operate at high speed, for example, high movement using a semiconductor film crystallization process using a continuous wave laser as shown in Embodiments 3 to 6 is performed. Apply the TFT fabrication process.
[0299]
In this embodiment, the high mobility TFT manufacturing process is applied to the region 1, but the present invention is not limited to this. The practitioner may apply a high mobility TFT manufacturing process to an arbitrary region in accordance with the use of the semiconductor device.
[0300]
Note that in that case, the ratio of the area to which the high mobility TFT manufacturing process is applied to the total area of the substrate 1608 is preferably 50% or less (preferably 30% or less). In addition, the region 2 is preferably formed of as few (preferably 10 or less) rectangular regions as possible.
[0301]
This embodiment can be used in combination with Embodiments 1 to 7.
[0302]
[Example 11]
As an electronic device using the present invention, a video camera, a digital camera, a goggle type display (head mounted display), a navigation system, a sound reproduction device (car audio, audio component, etc.), a notebook type personal computer, a game device, a portable information terminal (Mobile computer, mobile phone, portable game machine, electronic book, or the like), an image playback apparatus equipped with a recording medium (specifically, a recording medium such as a digital versatile disc (DVD) can be played back and the image displayed. And a device equipped with a display). Specific examples of these electronic devices are shown in FIGS.
[0303]
FIG. 19A illustrates a display device, which includes a housing 1401, a support base 1402, and a display portion 1403. The present invention can be applied to a display device having the display portion 1403.
[0304]
FIG. 19B illustrates a video camera, which includes a main body 1411, a display portion 1412, an audio input 1413, operation switches 1414, a battery 1415, an image receiving portion 1416, and the like. The present invention can be applied to a display device having the display portion 1412.
[0305]
FIG. 19C illustrates a laptop personal computer, which includes a main body 1421, a housing 1422, a display portion 1423, a keyboard 1424, and the like. The present invention can be applied to a display device having the display portion 1423.
[0306]
FIG. 19D illustrates a portable information terminal which includes a main body 1431, a stylus 1432, a display portion 1433, operation buttons 1434, an external interface 1435, and the like. The present invention can be applied to a display device having the display portion 1433.
[0307]
FIG. 19E illustrates a sound reproducing device, specifically, an in-vehicle audio device, which includes a main body 1441, a display portion 1442, operation switches 1443 and 1444, and the like. The present invention can be applied to a display device having the display portion 1442. In this example, the on-vehicle audio device is taken as an example, but it may be used for a portable or home audio device.
[0308]
FIG. 19F illustrates a digital camera, which includes a main body 1451, a display portion (A) 1452, an eyepiece portion 1453, operation switches 1454, a display portion (B) 1455, a battery 1456, and the like. The present invention can be applied to a display device having the display portion (A) 1452 and the display portion (B) 1455.
[0309]
FIG. 19G illustrates a cellular phone, which includes a main body 1461, an audio output portion 1462, an audio input portion 1463, a display portion 1464, operation switches 1465, an antenna 1466, and the like. The present invention can be applied to a display device having the display portion 1464.
[0310]
Display devices used in these electronic devices can use not only glass substrates but also heat-resistant plastic substrates. As a result, the weight can be further reduced.
[0311]
It should be noted that the examples shown in the present embodiment are only examples and are not limited to these applications.
[0312]
This embodiment can be implemented by being freely combined with the embodiment mode and Embodiments 1 to 7.
[0313]
【The invention's effect】
In the present invention, a semiconductor display portion and other circuit blocks are integrally formed on a substrate having an insulating surface by using a TFT manufacturing process that realizes high mobility. As a TFT manufacturing process realizing high mobility, a crystallization process of a semiconductor active layer using a continuous wave laser is used.
[0314]
As a result, there is provided a semiconductor device having a display unit that is small and has improved reliability associated with mounting of a substrate such as an IC chip.
A semiconductor device that realizes a high operating frequency is provided by reducing wiring capacitance and improving circuit characteristics by integration.
[0315]
Furthermore, the present invention is characterized in that the crystallization process using a continuous wave laser is selectively performed only on circuit blocks that require high-speed operation. As a result, the throughput of the crystallization process is significantly improved without reducing the operation speed of the semiconductor device. In addition, a semiconductor device having a low-cost display portion is provided due to a significant reduction in the number of substrates to be mounted such as an IC chip and the effect of high throughput.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a top view of a semiconductor device of the present invention.
FIG. 2 is a top view of the semiconductor device of the present invention.
FIG. 3 is a cross-sectional view showing a manufacturing process of a TFT constituting a semiconductor device of the present invention.
FIG. 4 is a cross-sectional view showing a manufacturing process of a TFT constituting a semiconductor device of the present invention.
FIG. 5 is a cross-sectional view showing a manufacturing process of a TFT constituting a semiconductor device of the present invention.
FIG. 6 is a schematic diagram of an optical system used when irradiating laser light.
FIG. 7 is an SEM image of the surface of a crystalline semiconductor film.
FIG. 8 is an SEM image of the surface of a crystalline semiconductor film.
FIG. 9 Raman scattering spectrum of semiconductor film
10 is a cross-sectional view showing a manufacturing process of a TFT.
FIG. 11 is a graph showing the electrical characteristics of a TFT.
FIG. 12 is a cross-sectional view showing a semiconductor crystallization process.
FIG. 13 is a graph showing the electrical characteristics of a TFT.
FIG. 14 is a graph showing the electrical characteristics of a TFT.
FIG. 15 is a graph showing the electrical characteristics of a TFT.
FIG. 16 is a block diagram of a semiconductor device of the present invention.
FIG. 17 is a block diagram of a semiconductor device of the present invention.
FIG. 18 is a block diagram of a semiconductor device of the present invention.
FIG. 19 is an electronic device using the semiconductor display portion of the present invention.
FIG. 20 is a diagram showing a method of irradiating laser light.
FIG. 21 is a block diagram of a conventional semiconductor device.
FIG. 22 is a top view of the semiconductor device of the present invention.

Claims (17)

画素領域と、走査線駆動回路と、信号線駆動回路とが同一の基板上に設けられた半導体装置であって、
第1活性層を有する第1TFTと、第2活性層を有する第2TFTと、を有し、前記第1活性層は半導体膜に連続発振レーザーを照射して熔融帯を形成し、該熔融帯をチャネル長方向に連続的に走査して結晶化して形成されたものであって、前記第2活性層は半導体膜にパルス発振レーザーを照射して結晶化して形成されたものであって、
前記画素領域は前記第2TFTで構成され、
前記走査線駆動回路は前記第2TFTで構成され、
前記信号線駆動回路は前記第1TFTで構成されていることを特徴とする半導体装置。
A semiconductor device in which a pixel region, a scanning line driving circuit, and a signal line driving circuit are provided on the same substrate ,
A first TFT having a first active layer; and a second TFT having a second active layer. The first active layer irradiates a semiconductor film with a continuous wave laser to form a melt zone. The second active layer is formed by crystallization by irradiating the semiconductor film with a pulsed laser, and is formed by continuous crystallization in the channel length direction.
The pixel region is composed of the second TFT,
The scanning line driving circuit includes the second TFT,
2. The semiconductor device according to claim 1, wherein the signal line driver circuit includes the first TFT.
画素領域と、走査線駆動回路と、信号線駆動回路とが同一の基板上に設けられた半導体装置であって、
第1活性層を有する第1TFTと、第2活性層を有する第2TFTと、を有し、前記第1活性層は半導体膜に連続発振レーザーを照射して熔融帯を形成し、該熔融帯をチャネル長方向に連続的に走査して結晶化して形成されたものであって、前記第2活性層は半導体膜にパルス発振レーザーを照射して結晶化して形成されたものであって、
前記画素領域は前記第2TFTで構成され、
前記走査線駆動回路は前記第1TFTで構成され、
前記信号線駆動回路は前記第1TFTで構成されていることを特徴とする半導体装置。
A semiconductor device in which a pixel region, a scanning line driving circuit, and a signal line driving circuit are provided on the same substrate ,
A first TFT having a first active layer; and a second TFT having a second active layer. The first active layer irradiates a semiconductor film with a continuous wave laser to form a melt zone. The second active layer is formed by crystallization by irradiating the semiconductor film with a pulsed laser, and is formed by continuous crystallization in the channel length direction.
The pixel region is composed of the second TFT,
The scanning line driving circuit includes the first TFT,
2. The semiconductor device according to claim 1, wherein the signal line driver circuit includes the first TFT.
請求項1または請求項2において、
前記走査線駆動回路の駆動周波数は、10kHz〜1MHzであり、
前記信号線駆動回路の駆動周波数は、100kHz〜100MHzであることを特徴とする半導体装置。
Oite to claim 1 or claim 2,
The driving frequency of the scanning line driving circuit is 10 kHz to 1 MHz,
A driving frequency of the signal line driver circuit is 100 kHz to 100 MHz.
請求項1乃至請求項のいずれか一において、メモリが、前記画素領域と同一の基板上に設けられ、
前記メモリは前記第1TFTで構成されていることを特徴とする半導体装置。
Any one to Oite of claims 1 to 3, the memory is provided on the same substrate as the pixel region,
The semiconductor device, wherein the memory comprises the first TFT.
請求項において、前記メモリはSRAMであり、該SRAMの読み出しサイクル時間は200nsec以下であることを特徴とする半導体装置。5. The semiconductor device according to claim 4 , wherein the memory is an SRAM, and a read cycle time of the SRAM is 200 nsec or less. 請求項において、前記メモリはDRAMであり、該DRAMの読み出しサイクル時間は1μsec以下であることを特徴とする半導体装置。5. The semiconductor device according to claim 4 , wherein the memory is a DRAM, and a read cycle time of the DRAM is 1 μsec or less. 請求項1乃至請求項のいずれか一において、CPUが、前記画素領域と同一の基板上に設けられ、
前記CPUは前記第1TFTで構成されていることを特徴とする半導体装置。
Any one to Oite of claims 1 to 6, C PU is provided on the same substrate as the pixel region,
The semiconductor device according to claim 1, wherein the CPU comprises the first TFT.
請求項において、前記CPUの動作周波数は5MHz以上であることを特徴とする半導体装置。8. The semiconductor device according to claim 7 , wherein an operating frequency of the CPU is 5 MHz or more. 請求項1乃至請求項のいずれか一において、画像処理回路が、前記画素領域と同一の基板上に設けられ、
前記画像処理回路は前記第1TFTで構成されていることを特徴とする半導体装置。
Any one to Oite of claims 1 to 8, images processing circuit is provided on the same substrate with the pixel area,
The semiconductor device according to claim 1, wherein the image processing circuit includes the first TFT.
請求項において、前記画像処理回路の動作周波数は5MHz以上であることを特徴とする半導体装置。10. The semiconductor device according to claim 9 , wherein an operating frequency of the image processing circuit is 5 MHz or more. 請求項1乃至請求項10のいずれか一において、DSPが、前記画素領域と同一の基板上に設けられ、
前記DSPは前記第1TFTで構成されていることを特徴とする半導体装置。
Any one to Oite of claims 1 to 10, D SP are provided on the same substrate as the pixel region,
The DSP is composed of the first TFT. A semiconductor device, wherein:
請求項1乃至請求項11のいずれか一において、タイミング発生回路が、前記画素領域と同一の基板上に設けられ、
前記タイミング発生回路は前記第1TFTで構成されていることを特徴とする半導体装置。
Any one to Oite of claims 1 to 11, timing generating circuit is provided on the same substrate with the pixel area,
2. The semiconductor device according to claim 1, wherein the timing generation circuit includes the first TFT.
請求項1乃至請求項12のいずれか一において、前記基板とは、プラスチック基板、ガラス基板あるいは石英基板のうちのいずれか一つであることを特徴とする半導体装置。Any one to Oite of claims 1 to 12, and the substrate, wherein a plastic substrate, a one of a glass substrate or a quartz substrate. 請求項1乃至請求項13のいずれか一において、前記第1TFTで構成される回路の面積は、前記基板の面積の50%以下であることを特徴とする半導体装置。Any one to Oite of claims 1 to 13, the area of the circuit composed of the first 1TFT is wherein a is 50% or less of the area of the substrate. 請求項1乃至請求項14のいずれか一において、前記半導体装置は液晶表示装置であることを特徴とする半導体装置。Any one to Oite of claims 1 to 14, a semiconductor device wherein the semiconductor device is a liquid crystal display device. 請求項1乃至請求項14のいずれか一において、前記半導体装置は発光装置であることを特徴とする半導体装置。Any one to Oite of claims 1 to 14, a semiconductor device wherein the semiconductor device is a light emitting device. 請求項1乃至請求項14のいずれか一において、前記半導体装置は、ゲーム機、ビデオカメラ、頭部取り付け型のディスプレイ、DVDプレーヤー、パーソナルコンピュータ、携帯電話、カーオーディオから選ばれた一つであることを特徴とする半導体装置。One any one to Oite of claims 1 to 14, wherein the semiconductor device, a game machine, a video camera, a head-mounted display, DVD player, personal computer, cellular phone, selected from the car audio A semiconductor device characterized by the above.
JP2002349963A 2001-11-30 2002-12-02 Semiconductor device Expired - Fee Related JP3934537B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2002349963A JP3934537B2 (en) 2001-11-30 2002-12-02 Semiconductor device

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2001367994 2001-11-30
JP2001-367994 2001-11-30
JP2002349963A JP3934537B2 (en) 2001-11-30 2002-12-02 Semiconductor device

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2002350939A Division JP3934538B2 (en) 2001-11-30 2002-12-03 Method for manufacturing semiconductor device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2003229580A JP2003229580A (en) 2003-08-15
JP3934537B2 true JP3934537B2 (en) 2007-06-20

Family

ID=27759612

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2002349963A Expired - Fee Related JP3934537B2 (en) 2001-11-30 2002-12-02 Semiconductor device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3934537B2 (en)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4157496B2 (en) 2004-06-08 2008-10-01 株式会社東芝 Semiconductor device and manufacturing method thereof
DE102006005677B4 (en) * 2006-01-30 2015-12-31 E.G.O. Elektro-Gerätebau GmbH hob
US9218968B2 (en) 2011-11-29 2015-12-22 Joled Inc Method for forming crystalline thin-film and method for manufacturing thin film transistor

Also Published As

Publication number Publication date
JP2003229580A (en) 2003-08-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7935968B2 (en) Semiconductor device
JP3913534B2 (en) Display device and display system using the same
JP4663799B2 (en) Active matrix display device
KR100794154B1 (en) Production method for semiconductor device
US6933184B2 (en) Method of manufacturing semiconductor device
US7602385B2 (en) Display device and display system using the same
US7459354B2 (en) Method for manufacturing a semiconductor device including top gate thin film transistor and method for manufacturing an active matrix device including top gate thin film transistor
US6956234B2 (en) Passive matrix display device
JP3993630B2 (en) Method for manufacturing semiconductor device
JP4076720B2 (en) Method for manufacturing semiconductor device
JP3798370B2 (en) Display device and display system using the same
JP3934537B2 (en) Semiconductor device
JP4850328B2 (en) Method for manufacturing semiconductor device
JP3934538B2 (en) Method for manufacturing semiconductor device
JP4255681B2 (en) Passive matrix display device
JP2001338873A (en) Manufacturing method of semiconductor device
JP4472082B2 (en) Method for manufacturing semiconductor device
JP3880919B2 (en) Liquid crystal display
JP2003233326A (en) Active matrix type display device and manufacturing method therefor
JP2002353141A (en) Method for fabricating semiconductor device
JP2001345454A (en) Semiconductor device and its manufacturing method
JP2001274405A (en) Semiconductor device and method of manufacturing the same
JP2004186215A6 (en) Method for manufacturing semiconductor device
JP2004186215A (en) Method for manufacturing semiconductor device

Legal Events

Date Code Title Description
A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20050401

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20061031

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20061225

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20070313

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20070315

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 3934537

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100330

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100330

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110330

Year of fee payment: 4

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110330

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120330

Year of fee payment: 5

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120330

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130330

Year of fee payment: 6

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130330

Year of fee payment: 6

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140330

Year of fee payment: 7

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees