JP4357672B2 - Exposure apparatus, exposure method, and manufacturing method of semiconductor device - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本願発明は露光装置および露光方法に関する。また、その露光方法を用いた薄膜トランジスタ(以下、TFTという)で構成された回路を有する半導体装置およびその作製方法に関する。本発明の半導体装置は、薄膜トランジスタ(TFT)やMOSトランジスタ等の素子だけでなく、これら絶縁ゲート型トランジスタで構成された半導体回路を有する表示装置やイメージセンサ等の電気光学装置をも含むものである。例えば、液晶表示パネルに代表される電気光学装置およびその様な電気光学装置を部品として搭載した電子機器に関する。
【0002】
なお、本明細書中において半導体装置とは、半導体特性を利用することで機能しうる装置全般を指し、電気光学装置、半導体回路および電子機器は全て半導体装置である。
【0003】
【従来の技術】
絶縁性を有する基板上に形成された薄膜トランジスタ(TFT)により画素回路および駆動回路を構成したアクティブマトリクス型液晶ディスプレイが注目を浴びている。液晶ディスプレイは0.5〜20インチ程度のものまで表示ディスプレイとして利用されている。
【0004】
現在、高精細な表示が可能な液晶ディスプレイを実現するために、ポリシリコン膜で代表される結晶質半導体膜を活性層とするTFTが注目されている。
【0005】
しかしながら、結晶質半導体膜を活性層とするTFTは、非晶質半導体膜を活性層とするTFTと比較して、動作速度や駆動能力が高い一方、リーク電流が大きいという問題があった。
【0006】
このリーク電流を抑えるための技術として、TFTのチャネル形成領域とドレイン領域との間にLDD領域を形成することが知られている。このLDD領域は、チャネル形成領域とドレイン領域との間に形成される電界の強度を緩和し、TFTのOFF電流の低減、劣化の防止の役割を果たしている。
【0007】
TFTのチャネル形成領域とドレイン領域の間にLDD領域を形成するには、ドレイン領域となる領域に導電型を付与する不純物イオンを高濃度に添加し、LDD領域となる領域に導電型を付与する不純物イオンを低濃度に添加するマスクを用いる。このように選択的に不純物濃度の異なる領域を形成するためのマスクを形成する従来の手段としては、フォトマスクを用いるパターニング方法▲1▼(ノンセルフアライン方式)や、配線をマスクとして裏面からの露光を行なうパターニング方法▲2▼(セルフアライン方式)が挙げられる。
【0008】
従来のフォトマスクを用いるパターニング方法▲1▼を以下に簡単に説明する。一般的にLDD構造を形成する場合、フォトリソグラフィ法によるマスクを用いる。ここでは、一例としてボトムゲート型TFTの作製過程を用いて説明する。
【0009】
まず、絶縁基板上にゲート配線を形成する。この段階で第1のフォトマスクを使用する。次に、ゲート配線の上にゲート絶縁膜と非晶質な領域を有する半導体膜を積層し、この非晶質な領域を有する半導体膜を加熱、またはレーザー光等による結晶化処理を施して結晶質半導体膜とする。
【0010】
次いで、パターニング方法▲1▼を用いてマスクパターンを形成する。ここでのパターニング方法▲1▼とは、マスクパターン用の絶縁膜を形成する工程と、前記マスクパターン用の絶縁膜上にフォトレジスト膜を塗布する工程と、第2のフォトマスクを用いて露光・現像することによりフォトレジストパターンを形成する工程と、前記フォトレジストパターンをマスクに用いてマスクパターン用の絶縁膜をエッチングしてマスクパターンを形成する工程と、フォトレジストパターンを除去する工程とを行うことを指している。このようにフォトマスクを用いる方式をノンセルフアライン方式と呼ぶ。この後、マスクパターンを用いて結晶質半導体膜に導電性を付与する不純物イオンの添加を選択的に行ない、ソース領域、ドレイン領域、またはLDD領域等を形成する。
【0011】
この方法での問題点は、フォトマスクの位置合わせにおいて、ある程度の範囲でバラツキが発生するため、TFTの特性がばらつく点である。特に、マスクパターンによりチャネル形成領域の幅が決定されるため、そのパターニング精度は高いものが要求される。
【0012】
また、配線をマスクとした裏面からの露光を行なうパターニング方法▲2▼を図14を用いて説明する。裏面からの露光によるパターニングは、パターニング方法▲1▼と比較して、精度よくパターニングできる。ただし、従来の裏面からの露光によるパターニングは、光の廻り込みがあるため、配線幅より若干パターンが細くなる。
【0013】
まず、絶縁基板10上にゲート配線11を形成する。この段階で第1のフォトマスクを使用する。次に、ゲート配線の上にゲート絶縁膜12と非晶質な領域を有する半導体膜を積層し、この非晶質な領域を有する半導体膜を加熱、またはレーザー光等による結晶化処理を施して結晶質半導体膜13とする。
【0014】
次いで、マスクパターンを形成するためのパターニング方法▲2▼を用いる。ここでのパターニング方法▲2▼とは、マスクパターン用の絶縁性薄膜14を形成する工程と、前記マスクパターン用の絶縁性薄膜上にフォトレジスト膜15を塗布する工程(図14(A))と、ゲート配線をマスクとして裏面からの露光・現像を行うことによりレジストパターン16を形成する工程(図14(B))と、前記レジストパターンをマスクに用いてマスクパターン用の絶縁膜をエッチングしてマスクパターン17を形成する工程と、レジストパターン16を除去する工程(図14(C))とを行うことを指している。この裏面からの露光によりゲート配線とほぼ同一寸法のマスクパターン17が形成される。図14では、レジストパターンの端部と配線端部が一致しているが、実際には光が廻り込み、マスクパターン17はゲート配線より端部から0.3〜0.5μm程度小さくなる。
【0015】
このようにフォトマスクを用いない方式をセルフアライン方式と呼ぶ。この後、マスクパターンを用いて結晶質半導体膜に導電性を付与する不純物イオンの添加を選択的に行ない、ソース領域、ドレイン領域、またはLDD領域を形成する。
【0016】
この方法▲2▼での問題点は、マスクとして用いたゲート配線とほぼ同一寸法のレジストパターンしか作製することができず、所望のレジストパターンを形成することは困難であった。また、露光条件、例えば露光時間を変更して光を廻り込ませてレジストパターンをゲート配線の内側に形成することも可能であるが、光の廻り込みによりレジストパターンの膜厚が減少してしまう。そのため、特に微細な配線をマスクとして用いた場合には、配線上のレジストを全て露光してしまう恐れがあるため適していない。また、光を廻り込ませても端部から1μmが限界であった。加えて、端部から1μm程度、光を廻り込ませるためには、十分な露光時間および露光光量が必要とされていた。
【0017】
従って、ボトムゲート型TFTの作製工程においては、LDD領域を形成する場合、パターニング方法▲1▼によるマスクとパターニング方法▲2▼によるマスクとを用いて選択的に不純物の添加を行う必要があった。
【0018】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明は、上記従来技術の問題を解決するものであり、セルフアライン方式でマスクパターンを形成する新規な露光装置を提供することを目的とする。
【0019】
また、本発明の露光装置を用いた露光方法を用いてセルフアライン方式でマスクパターンを形成し、LDD領域をゲート配線上に形成するTFTを用いた表示装置の構成およびその作製方法を提供することを目的とする。
【0020】
【課題を解決するための手段】
上記目的を解決するため、基板の表面側に反射板が感光性薄膜表面から距離X(0.1μm〜1000μm)離れて設けられた露光装置を用いて裏面露光を行ない、セルフアライン方式でマスクパターンを形成することを特徴としている。
【0021】
本明細書で開示する発明の構成は、
感光性薄膜が設けられた透光性基板を設置するステージと、
前記透光性基板の裏面側から前記感光性薄膜を照射する光源と、
前記透光性基板の表面側に設けられた反射手段とを有することを特徴とする露光装置である。
【0022】
上記構成において、前記反射手段は、反射性を有する材料薄膜が設けられた基板であることを特徴としている。
【0023】
また、上記各構成において、前記感光性薄膜はフォトレジスト膜である。
【0024】
また、上記各構成において、前記感光性薄膜は、非透光性薄膜材料からなるパターン上に設けられていることを特徴としている。
【0025】
本発明の露光方法においては、光源からの光は裏面側から基板を透過して感光性薄膜(ゲート配線上の領域以外)に照射する。また、光源から前記感光性薄膜を透過した光は、基板の表面側に設けられた反射板により反射・散乱させて基板の表面側から感光性薄膜(全面)に照射する。この反射・散乱した光が微量にしか照射されない領域の感光性薄膜を利用してマスクパターンを形成する。なお、この反射・散乱させた光が微量にしか照射されない領域は、感光性薄膜表面と反射板との距離X(0.1μm〜1000μm)を適宜変更することによって、その位置を決定することができるため、ゲート配線上に所望の寸法を有するマスクパターンをセルフアライン方式で形成することができる。
【0026】
また、上記露光装置を用いた本発明の露光方法の構成は、
透光性基板上に非透光性薄膜材料からなるパターンを形成する工程と、
前記パターン上に感光性薄膜を形成する工程と、
前記パターンをマスクとして光源からの光を前記基板の裏面側から照射して前記感光性薄膜を露光し、且つ、前記感光性薄膜を透過した前記光源からの光を前記基板の表面側に設けられた反射手段によって反射または散乱させ、前記基板の表面側から照射して前記感光性薄膜を露光する工程と、
を有することを特徴とする露光方法である。
【0027】
また、上記構成において、前記感光性薄膜からなるパターンの形状は、前記非透光性薄膜材料からなるパターンの形状を縮小したものであることを特徴としている。
【0028】
上記本発明の露光方法を用いて形成されるマスクパターン、またはマスクパターンをマスクとして形成される絶縁膜からなるドーピングマスクを利用して、導電性を付与する不純物イオンを選択的に添加してLDD領域を形成する。
【0029】
なお、本明細書中では、TFTが作製される基板の面を表面とし、表面と相対する面を裏面とする。
【0030】
また、本明細書中では、露光装置の光源からの光に対する透過率が60%以上、好ましくは80%以上である基板を透光性基板とする。
【0031】
また、反射手段としては、露光装置の光源からの光の波長に対する反射率が80%以上であり、光反射性の高いアルミニウム膜や銀等の金属膜が成膜された基板(反射板)を用いることができる。
【0032】
なお、本明細書中において、特に指定がない限り「不純物」とは13族または15族に属する元素を指して用いる。また、各不純物領域は作製プロセスの過程で領域の大きさ(面積)が変化するが、本明細書中でが面積が変化しても濃度が変化しない限りは同一の符号で説明するものとする。
【0033】
【発明の実施の形態】
(実施形態1)
以下に図6を参照して本発明の実施の形態の一例を詳細に説明する。
【0034】
図6に示すように、本発明の露光装置は、感光性薄膜が設けられた透光性基板を設置するステージと、前記感光性薄膜を露光させる光源と、前記透光性基板の表面側に反射手段とを有している。反射手段602としては、反射性を有する金属薄膜が形成された基板(反射板)、ミラー、光散乱板等を用い、基板面と平行に備える。なお、反射手段と感光性薄膜表面との距離Xを0.1μm〜1000μmの範囲内で調節し、廻り込み距離Yを制御できる。
【0035】
また、本発明の露光方法においては、感光性薄膜を透過した光源からの光601を、基板の表面側に設けた反射手段602により反射・散乱させて基板の表面側から選択的に感光性薄膜を露光する。こうすることによって、非透過性材料からなるパターン600上に光を廻し込ませて制御性よくマスクを形成することができる。
【0036】
本発明の露光方法について簡単に説明する。
【0037】
なお、ここでは、非透過性材料からなるパターン600上方に形成した感光性樹脂のうち、606で示される領域(パターン600の端部から距離Yだけ離れたパターンを有する)以外を露光する場合について説明する。
【0038】
まず、光源からの光601は、パターン600をマスクとして裏面から感光性薄膜を露光し、605aで示される領域が露光される。次いで、605aで示される領域を透過した光は、反射手段602によって反射または散乱された光603が、再び感光性薄膜を露光し、605a、605bで示される領域を露光する。従って、605aで示される領域は2回露光される。そのため、605aで示される領域のみを露光したい場合には、短時間で露光可能であり、スループットを向上させることができる。
【0039】
その後、露光された領域605a、605bを除去し、露光されない606で示される領域のみを残存させる。こうして、マスク606(パターン600の端部から距離Yだけ離れたパターンを有する)を形成することができる。
【0040】
以上の工程を経て形成された606で示される領域をマスクとして利用すれば、薄膜604を選択的にエッチングを行うことができる。また、この606をマスクとして利用すれば、半導体膜607にスルードーピングを行うこともできる。なお、図6中の608は絶縁膜である。
【0041】
また、本発明の露光方法は、非透過性材料からなるパターン600上にマスクを形成する場合において特に限定されることなく適用できる。なお、パターン600は遮光性を有するに十分な膜厚を備えた材料膜であればよい。
【0042】
(実施形態2)
以下に図1(A)〜(E)を参照して本発明の実施の形態の一例を詳細に説明する。なお、簡略化のためNチャネル型TFTを用いた作製方法の説明を行う。
【0043】
まず、基板を用意する。基板100としては、ガラス基板、石英基板、結晶性ガラスなどの絶縁性基板、プラスチック基板(ポリエチレンテレフタレート基板)等の透光性を有する基板を用いることができる。
【0044】
次いで、基板上に下地絶縁膜(以下、下地膜とする)101を形成し、熱処理する。この下地膜101としては、酸化珪素膜、窒化珪素膜、窒化酸化珪素膜(SiOxNy)、またはこれらの積層膜等を100〜500nmの膜厚範囲で用いることができる。下地膜の形成手段としては、熱CVD法、プラズマCVD法、スパッタリング法、蒸着法、減圧熱CVD法等の形成方法を用いることができる。この下地膜は基板からの不純物の拡散を防ぐ効果がある。なお、この下地膜は、TFTの電気特性を向上させるためであり、特に設けなくともよい。
【0045】
次いで、絶縁膜101上に非透過性導電材料からなる導電膜(ゲート配線形成材料層)を形成し、公知のパターニング方法によりゲート配線102を形成する。
【0046】
導電膜としては、導電性材料または半導体材料、例えば、タンタル(Ta)、窒化タンタル(TaN)、アルミニウム(Al)、銅(Cu)、ニオブ(Nb)、ハフニウム(Hf)、ジルコニウム(Zr)、チタン(Ti)、クロム(Cr)、タングステン(W)、モリブデン(Mo)、シリコン(Si)等を主成分とする層からなる単体金属層、或いはこれらを組み合わせた積層構造を用いることができる。積層構造の代表例としてはTa/Al、Ti/Al、Cu/W、Al/WまたはW/Moの積層構造などが挙げられる。また、金属シリサイドを設けた構造(具体的にはSix、Si/TiSix、Si/CoSix、またはSi/MoSix等の導電性を持たせたシリコンと金属シリサイドとを組み合わせた構造)を用いてもよい。なお、導電膜の膜厚としては、10〜500nmの範囲で用いることができる。
【0047】
次いで、ゲート配線の表面を保護するための絶縁膜103、例えば、ゲート配線を陽極酸化して形成した陽極酸化膜や、ゲート配線を覆って全面に膜厚の薄い窒化珪素膜を形成することが好ましい。
【0048】
次いで、ゲート絶縁膜104’を形成する。ゲート絶縁膜104’としては、酸化珪素膜、窒化珪素膜、窒化酸化珪素膜(SiOxNy)、有機樹脂膜(BCB(ベンゾシクロブテン)膜等)、またはこれらの積層膜等を用いることができる。ゲート絶縁膜の形成手段としては熱CVD法、プラズマCVD法、減圧熱CVD法、スパッタリング法、蒸着法、塗布法等の公知の手段を用い、10〜400nmの膜厚範囲で用いることができる。
【0049】
次いで、ゲート絶縁膜104’上に半導体膜を積層形成する。半導体膜としては、非晶質珪素膜、微結晶を有する非晶質半導体膜、微結晶半導体膜、非晶質ゲルマニウム膜、SiXGe1-X(0<X<1)で示される非晶質シリコンゲルマニウム膜、またはこれらの積層膜を20〜70nm(代表的には40〜50nm)の膜厚範囲で用いることができる。また、半導体膜の形成手段としては熱CVD法、プラズマCVD法、減圧熱CVD法、スパッタリング法等を用いることができる。
【0050】
次いで、非晶質な領域を有する半導体膜に結晶化処理を施し、結晶質半導体膜105を形成する。(図1(A))
【0051】
本発明の結晶化処理としては、公知の如何なる手段、例えば、赤外光または紫外光の照射による結晶化処理(以下、レーザー結晶化と呼ぶ)、触媒元素を用いたレーザー結晶化、熱結晶化、触媒元素を用いた熱結晶化等を用いることができる。また、これらの結晶化処理を組み合わせてもよい。
【0052】
特に、レーザー結晶化は基板にかけるストレスが少なく、短時間で処理することができるため有効である。結晶化処理として紫外光を用いる場合はエキシマレーザー光または紫外光ランプから発生する強光を用いればよく、赤外光を用いる場合は赤外線レーザー光または赤外線ランプから発生する強光を用いればよい。なお、レーザーのガスとしてXeCl、ArF、KrF等を用いたパルスレーザーやArレーザー等の連続発振レーザーを用いて、そのレーザー光を線状(幅数ミリ×数十センチ)、長方形状または正方形状にビーム形成して照射することができる。
【0053】
なお、レーザー結晶化の条件(レーザービームの形状、レーザー光の波長、オーバーラップ率、照射強度、パルス幅、繰り返し周波数、照射時間等)は、半導体膜の膜厚、基板温度等を考慮して実施者が適宜決定すればよい。また、レーザー結晶化の条件によっては、半導体膜が溶融状態を経過して結晶化する場合や、半導体膜が溶融せずに固相状態、もしくは固相と液相の中間状態で結晶化する場合がある。また、大気にふれることなく同一チャンバー内で、半導体膜の形成と、絶縁膜の形成と、半導体膜のレーザー結晶化を行う構成としてもよい。
【0054】
また、結晶化を助長する触媒元素(ニッケル)を添加する熱結晶化については特開平7-130652号公報、特開平9-312260号等に詳細に記載されている。結晶化を助長する金属元素としては、Fe、Co、Ni、Ru、Rh、Pd、Os、Ir、Pt、Cu、Auから選ばれた一種または複数種類のものを用いる。また、非晶質珪素膜中の拡散が置換型拡散であるGe、Pbを用いることもできる。
【0055】
ただし、触媒元素を用いたレーザー結晶化や触媒元素を用いた熱結晶化においては、下地膜上に触媒元素を添加させて半導体膜を積層した後、半導体膜を結晶化させる。なお、触媒元素を用いて結晶化を行った場合は、半導体膜中に触媒元素が高濃度に残存するため、結晶化処理後に半導体膜中の触媒元素の濃度を低減する工程、例えばゲッタリング処理を施すことが好ましい。
【0056】
次いで、以下に示す本発明のパターニング方法を用いてマスクパターンの形成を行う。
【0057】
まず、半導体膜105上に絶縁性薄膜106を形成する。絶縁性薄膜106としては、酸化珪素膜、窒化珪素膜、窒化酸化珪素膜(SiOxNy)、有機樹脂膜(BCB(ベンゾシクロブテン)膜等)、またはこれらの積層膜等を用いることができる。絶縁性薄膜106の形成手段としては熱CVD法、プラズマCVD法、減圧熱CVD法、スパッタリング法、蒸着法等の公知の手段を用い、10〜200nmの膜厚範囲で用いることができる。この絶縁性薄膜106は、後の工程で積層する感光性薄膜との密着性を向上させるとともに、半導体膜、特にチャネル形成領域となる領域を汚染から保護するものである。
【0058】
次いで、絶縁性薄膜上に感光性薄膜107を形成する。(図1(B))感光性薄膜107としては、ポジ型のフォトレジスト、ネガ型のフォトレジスト、感光性ポリイミド等を用いることができる。感光性薄膜107の形成手段としては塗布法等の公知の手段を用いる。また、感光性薄膜の紫外線透過厚であれば膜厚は特に限定されることはないが、0.25μm〜4μm、好ましくは、1〜2μmの膜厚範囲で用いる。
【0059】
次いで、基板面と平行に反射板108(感光性薄膜表面との距離X1(X1=0.1〜1000μm))が設けられた裏面露光装置を用いて露光を行う。本発明の露光方法においては、感光性薄膜を透過した光源からの光を、基板の表面側に設けられた反射板108により反射・散乱させて基板の表面側から感光性薄膜全面に不均一な照射を行うことを特徴としている。なお、光源からの光は裏面側から基板を透過し、感光性薄膜(ゲート配線上の領域以外)に照射される。
【0060】
即ち、反射板108により反射・散乱した光が微量にしか照射されない領域を利用してゲート配線の寸法より縮小した寸法を有する第1の感光性薄膜パターン109が得られる。(図1(C))なお、ゲート配線102の寸法と比較した感光性薄膜パターン109の縮小率は、距離X1(感光性薄膜表面と反射板との間の距離)、露光量、露光時間等を変化させることで適宜調節可能である。この第1の感光性薄膜パターン109をエッチングマスクとして用い、絶縁性薄膜106を選択的にエッチングして、チャネル形成領域となる領域上に絶縁性薄膜パターン110を形成する。(図1(D))その後、第1の感光性薄膜パターン109を除去する。(図1(E))
【0061】
以上の工程によりセルフアライン方式でゲート配線上にパターンを形成することができる。
【0062】
次いで、上記裏面からの露光と同様のセルフアライン方式による方法を用いて感光性薄膜を形成して、再度、裏面からの露光を行う。この2回目の裏面からの露光では、ゲート配線パターンの寸法より小さく、第1の感光性薄膜パターン109よりも寸法が大きくなるように距離X2、露光量、露光時間等を調節し、第2の感光性薄膜パターンを形成する。
【0063】
次いで、第2の感光性薄膜パターン及び絶縁性薄膜パターンをマスクとしてP型またはN型の導電型を付与する不純物を高濃度に添加する。こうして、選択的に導電型を付与する不純物が添加された領域はソース領域またはドレイン領域となる。
【0064】
次いで、第2の感光性薄膜パターンを除去した後、絶縁性薄膜パターンをマスクとしてP型またはN型の導電型を付与する不純物を低濃度に添加する。こうして高濃度不純物領域(ソース領域/ドレイン領域)とチャネル形成領域の間に低濃度不純物領域(LDD領域)を形成する。
【0065】
従って、第1の感光性薄膜パターンによりチャネル形成領域の寸法が決定され、第2の感光性薄膜パターンによりLDD領域の寸法が決定される。なお、本願発明のパターニング方法による感光性薄膜パターンは、ゲート配線上のみに形成されるため、LDD領域とゲート電極とがオーバーラップした構造(いわゆるGOLD構造)となる。従って、TFTのオン電流の劣化が抑制され、信頼性が向上する。
【0066】
また、LDD領域に代えてオフセット領域を形成することもできる。さらに、本発明のパターニング方法によるパターニングを複数回行ない、LDD領域とオフセット領域を形成することもできる。加えて、本発明のパターニング方法によるパターニング及び不純物の添加を適宜、複数回行うことによって、チャネル形成領域以外に異なる濃度で同一の不純物を含む少なくとも三種類以上の不純物領域を形成することもできる。
【0067】
また、公知のフォトマスクを使用するパターニング方法や公知の裏面からの露光によるパターニング方法と組み合わせて使用することもできる。
【0068】
なお、ここではボトムゲート型TFTのLDD領域を形成する例を示したが、非透過性材料からなるパターン上にマスクをパターニングする場合であれば特に限定されることなく、トップゲート構造(代表的にはプレーナ構造)にも適用できる。例えば、下層に非透過性材料からなるパターンを有する絶縁膜のパターニングや活性層のパターニングにおいても適用できる。
【0069】
また、本発明の装置を用いることにより微細な配線においても裏面露光を行うことができる。
【0070】
以上の構成でなる本願発明について、以下に示す実施例でもってさらに詳細な説明を行うこととする。
【0071】
【実施例】
以下に本発明の実施例を説明するが、特にこれらの実施例に限定されないことは勿論である。
【0072】
[実施例1]本実施例では、本願発明を用いて、同一基板上に周辺駆動回路の一部を構成するCMOS回路と画素回路部の一部を構成する画素TFTとを作製した例を説明する。以下に本発明の半導体装置およびその作製方法の簡略断面図である図1〜図5を用いて簡略に説明する。なお、簡略化のため本実施例ではNチャネル型TFTを用いて作製方法の詳細な説明を行う。
【0073】
まず、透光性を有する基板100を用意する。本実施例においては基板100としてガラス基板(コーニング1737;歪点667℃)を用いた。次に、基板100上に下地絶縁膜(以下、本明細書中では下地膜と称す)を形成した後、熱処理する。また、ここでの熱処理は基板の歪点以下、好ましくは200〜700℃で行う。本実施例では、下地膜101として、TEOSと酸素(O2)を原料ガスに用い、プラズマCVD装置によって膜厚200nmの酸化珪素膜を成膜した後、640℃、4時間の熱処理を行った。
【0074】
次いで、下地膜101上に導電膜を形成し、パターニングを施してゲート配線を形成する。本実施例では簡略化のため図示しないが、膜厚50nmの窒化タンタル膜と膜厚250nmのタンタル膜の積層膜を形成した後、フォトマスクを用いる通常のパターニングを行い、ゲート配線102を形成した。そして、本実施例では、ゲート配線に陽極酸化処理を施してゲート配線の保護膜103を形成した。この保護膜を設けることによって、後の工程である半導体膜の結晶化により形成される結晶粒径を均一なものとすることができる。
【0075】
次いで、ゲート配線102及びその保護膜103を覆ってゲート絶縁膜104’を形成する。本実施例では、ゲート絶縁膜104’の形成手段としてプラズマCVD法を用い、膜厚が125nmである酸化珪素膜を形成した。
【0076】
次いで、ゲート絶縁膜104’上に半導体膜を形成する。本実施例では、半導体膜の形成手段としてプラズマCVD法を用い、膜厚が55nmである非晶質珪素膜を形成した。
【0077】
次いで、非晶質珪素膜からなる半導体膜を結晶化する。本実施例では、エキシマレーザー光を照射して、結晶質珪素膜105を形成した。(図1(A))
【0078】
次いで、結晶化した半導体膜105上に絶縁性薄膜106を形成する。本実施例では、絶縁性薄膜106の形成手段としてプラズマCVD法を用い、膜厚が200nmである酸化珪素膜を形成した。本実施例では酸化珪素膜を用いたが、絶縁膜であれば特に限定されない。
【0079】
次いで、絶縁性薄膜106上に第1の感光性薄膜107を形成する。本実施例では、第1の感光性薄膜の形成手段として塗布法を用い、膜厚2.3μmのポジ型のフォトレジスト膜(東京応化工業製、TSMR8900、45cP)を形成した。(図1(B))
【0080】
次いで、基板面と平行に反射板108(第1の感光性薄膜表面との距離X1)が設けられた裏面露光装置を用いてセルフアライン方式の第1の裏面露光(ここでは露光光量10mW)を行った。(図1(C))本実施例では、図1(C)中に示した第1の感光性薄膜表面と反射板108との距離X1=1.0μmとなるように、厚さ1.0μmのカプトンテープを反射板108と基板の間に挟み、光源からの紫外光が裏面側から基板を通過して第1の感光性薄膜(ゲート配線上の領域以外)に感光され、基板の表面側に設けられた反射板により反射・散乱された光が基板の表面側から第1の感光性薄膜全面を感光した。その後、現像すると、紫外光により感光された第1の感光性薄膜が選択的に除去されて、ゲート配線パターンの寸法より小さい第1のフォトレジストパターン109が残存した。
【0081】
次いで、第1のフォトレジストパターン109をエッチングマスクとして、絶縁性薄膜106を選択的に除去して絶縁性薄膜パターン110を形成した。(図1(D))
【0082】
次いで、第1のフォトレジストパターン109を除去した。(図1(E))
【0083】
次いで、第2の感光性薄膜111を形成して、第1の裏面露光と同様のセルフアライン方式による方法を用いて第2の裏面露光を行う。本実施例では、第2の第2の感光性薄膜111として、第1の感光性薄膜と同じ材料を用い、第2の感光性薄膜表面と反射板108との距離X2を0.5μmに調節して第2の裏面露光(ここでは露光光量10mW)を行った。(図2(B))この第2の裏面露光では、ゲート配線パターンの寸法より小さく、第1のフォトレジストパターン109よりも寸法の大きな第2のフォトレジストパターン112を残存させた。
【0084】
次いで、第2のフォトレジストパターン112及び絶縁性薄膜パターン110をマスクとしてN型の導電型を付与する不純物を高濃度に添加する。こうして、選択的に導電型を付与する不純物が高濃度に添加された領域113は、ソース領域またはドレイン領域となる。(図2(C))
【0085】
その後、第2のフォトレジストパターン112を除去(図2(D))して、薄い酸化珪素膜114’(50nm)を形成した。(図3(A))この酸化珪素膜114’は制御性よく不純物を低濃度に添加するための膜であって、特に形成する必要はない。なお、本実施例では酸化珪素膜を用いたが、他の絶縁性材料膜、例えば、窒化珪素膜、酸化窒化珪素膜を用いることもできる。
【0086】
次いで、N型の導電型を付与する不純物を薄い酸化珪素膜114’を介して添加することにより、選択的に不純物が低濃度に添加された領域116、117を形成する。なお、絶縁性薄膜パターン110はチャネル形成領域を保護するマスクとしての役目を果たしている。こうして高濃度不純物領域(ソース領域/ドレイン領域)118’、119’とチャネル形成領域115の間に低濃度不純物領域(LDD領域)116、117が形成された。本実施例では、第1のレジストパターン109によりチャネル形成領域の寸法が決定し、第2のレジストパターン112によりLDD領域の寸法が決定する。
【0087】
本実施例では、N型の導電性を付与する不純物としてリン元素を用い、116、117で示される低濃度不純物領域のリン濃度が、SIMS分析で1×1015〜1×1017atoms /cm3、118’、119’で示される高濃度不純物領域のリン濃度が、SIMS分析で1×1020〜8×1021atoms /cm3になるようにそれぞれドーピング条件、ドーズ量、加速電圧を調節した。(図3(B))
【0088】
その後、N型の導電型を付与する不純物を活性化させるための熱アニール、またはレーザーアニールを行う。本実施例ではレーザー光による活性化を行った。その後、フォトマスクを使用する通常のパターニングにより所望の形状とし、薄い酸化珪素膜114、半導体膜115〜119、及びゲート絶縁膜104を形成した。次いで、層間絶縁膜120を堆積し、ソース領域、ドレイン領域を露出させるコンタクトホールを形成した後、金属膜を形成し、これをパターニングして、ソース領域118、ドレイン領域119と接触する金属配線121、122を形成した。こうして、Nチャネル型TFTの作製工程を完了した。(図3(C))
【0089】
なお、本実施例ではNチャネル型TFTの作製方法を例示したが、Pチャネル型TFTを作製する場合には、上記不純物添加工程においてN型を付与する不純物イオンに代えてP型を付与するボロンイオンを添加すればよい。また、Nチャネル型TFTとPチャネル型TFTとを相補的に組み合わせてなるCMOS回路やNチャネル型TFTで形成された画素TFTに本願発明を適用することも可能である。
【0090】
上記本実施例の作製方法を利用して半導体素子(TFT)からなる半導体回路を備えた半導体装置について、図4及び図5を用いてその構造の一例を説明する。なお、本発明にかかる半導体装置は、同一基板上に周辺駆動回路部と画素回路部とを備えている。本実施例では図示を容易にするため、同一基板上に周辺駆動回路部の一部を構成するCMOS回路と、画素回路部の一部を構成する画素TFT(Nチャネル型TFT)とが示されている。
【0091】
また、図5(A)及び図5(B)は図4の上面図に相当する図であり、図5(A)及び図5(B)において、点線A−A’で切断した部分が、図4の画素回路の断面構造に相当し、点線B−B’で切断した部分が、図4のCMOS回路の断面構造に相当する。また、図4及び図5に使われている符号は図1〜図3と同一である。
【0092】
図4において、いずれのTFT(薄膜トランジスタ)も基板100上に設けられた下地膜101に形成される。CMOS回路のPチャネル型TFTの場合には、下地膜上にゲート配線102が形成され、その上にゲート絶縁膜104が設けられている。ゲート絶縁膜上には、活性層として高濃度不純物領域(p+型領域)418、419(ソース領域又はドレイン領域)と、チャネル形成領域415と、前記高濃度不純物領域とチャネル形成領域の間に低濃度不純物領域(p―型領域)416、417が形成される。なお、活性層は酸化珪素膜からなる保護膜114で保護される。保護膜114の上を覆う第1の層間絶縁膜120にコンタクトホールが形成され、高濃度不純物領域418、419に配線121、123が接続され、さらにその上に第2の層間絶縁膜126が形成され、配線123に引き出し配線127が接続されて、その上を覆って第3の層間絶縁膜130が形成される。
【0093】
一方、Nチャネル型のTFTは、活性層として高濃度不純物領域(n+型領域)118、119(ソース領域又はドレイン領域)と、チャネル形成領域115と、前記高濃度不純物領域とチャネル形成領域の間に低濃度不純物領域(n―型領域)116、117が形成される。高濃度不純物領域118、119には配線121、122が形成され、さらに配線122には引き出し配線128が接続される。活性層以外の部分は、上記Pチャネル型TFTと概略同一構造である。
【0094】
画素回路に形成されたNチャネル型TFTについては、第1の層間絶縁膜120を形成する部分まで、CMOS回路のNチャネル型TFTと同一構造である。そして、高濃度不純物領域118、119には配線124、125が接続され、その上に第2の層間絶縁膜126と、ブラックマスク129とが形成される。さらに、その上に第3の層間絶縁膜130が形成され、ITO、SnO2等の透明導電膜からなる画素電極131が接続される。この画素電極131は、ブラックマスクと補助容量を形成している。
【0095】
本実施例では一例として透過型のLCDを作製したが特に限定されない。例えば、画素電極の材料として反射性を有する金属材料を用い、画素電極のパターニングの変更、または幾つかの工程の追加/削除を適宜行えば反射型のLCDを作製することが可能である。
【0096】
なお、本実施例では、画素回路の画素TFTのゲート配線をダブルゲート構造としているが、オフ電流のバラツキを低減するために、トリプルゲート構造等のマルチゲート構造としても構わない。また、開口率を向上させるためにシングルゲート構造としてもよい。
【0097】
〔実施例2〕 実施例1では、反射板を用いた裏面露光方法を2回行ない、第1のレジストパターン109によりチャネル形成領域の寸法を決定し、第2のレジストパターン112によりLDD領域の寸法を決定した例を示した。本実施例では、反射板を用いた裏面露光方法による第1のレジストパターン109によりチャネル形成領域の寸法を決定し、公知の露光方法によるパターンによりLDD領域の寸法を決定した例を示す。本実施例は、図2(A)の工程まで実施例1と同一であるため、その工程までの説明は省略する。
【0098】
本実施例では、実施例1に従い、図2(A)で示される状態を得た後、公知の裏面からの露光を行ない、ゲート配線と同一形状を有する第2の感光性薄膜からなるパターンを形成した。この第2の感光性薄膜からなるパターンによりLDD領域の寸法を決定した。以降の工程は実施例1に従い、半導体装置を完成した。公知の裏面からの露光方法もセルフアライン方式であるため、実施例1と同様にフォトマスクの使用枚数を削減することができた。
【0099】
なお、本実施例では、本願発明である反射板を用いた裏面露光方法により第1のレジストパターン109を形成したが、第1の感光性薄膜からなるパターンを公知の露光方法を用い、第2の感光性薄膜からなるパターンを本発明の裏面露光方法により形成する構成としてもよい。本実施例は公知の露光方法との組み合わせが容易であり、その組み合わせ方は自由である。
【0100】
〔実施例3〕 本実施例では、図1(B)において、実施例1と異なる感光性薄膜材料を用いた場合の例について説明する。本実施例は、図1(A)の工程まで実施例1と同一であるため、その工程の説明は省略する。
【0101】
本実施例では、実施例1のフォトレジスト材料(東京応化工業製、TSMR8900)と比較して高い解像度を有するポジ型レジスト材料(東京応化工業製、THMR3300LD)を用いた。こうすることにより、極めて正確に露光することができ、感光性薄膜からなるパターンを形成することができた。この感光性薄膜からなるパターンの精度を高めることにより、チャネル形成領域の形状を正確に形成することができるため、TFT間の電気特性のバラツキを低減することができる。
【0102】
以降の工程は実施例1に従い、図4に示した半導体装置を完成した。
【0103】
なお、本実施例は実施例1、実施例2との組み合わせが容易であり、その組み合わせ方は自由である。
【0104】
〔実施例4〕 実施例1では、チャネル形成領域以外に異なる濃度で同一の不純物を含む二種類の不純物領域を形成したが、本実施例では、チャネル形成領域以外に異なる濃度で同一の不純物を含む少なくとも三種類以上の不純物領域を形成する例を説明する。本実施例は、図3(B)の工程まで実施例1と同一であるため、その工程までの説明は省略する。
【0105】
本実施例では、実施例1に従い、図3(B)で示される状態を得た後、さらに第3の感光性薄膜からなるパターンを本発明の裏面露光方法、または公知の方法により形成し、不純物のドーピングを行って、チャネル形成領域以外に異なる濃度で同一の不純物を含む少なくとも三種類の不純物領域を形成した。ただし、第3の感光性薄膜からなるパターンは、第1のレジストパターンより大きく、第2のレジストパターンより小さい形状とした。以降の工程は実施例1に従い、半導体装置を完成した。
【0106】
なお、チャネル形成領域からソース領域(またはドレイン領域)に向かって不純物濃度が高くなるように多段階に形成することが望ましい。こうすることで、電界の緩和効果が大きくなってホットキャリア耐性が高まる。本実施例を利用して形成された半導体装置は、TFTが優れた信頼性を有するため、半導体装置全体として信頼性が大幅に向上した。
【0107】
なお、本実施例は実施例1〜3との組み合わせが容易であり、その組み合わせ方は自由である。
【0108】
〔実施例5〕 本実施例では、チャネル保護膜を形成するための第1のマスクを本発明の裏面露光方法を用いてパターニングし、ソース領域およびドレイン領域形成の際に用いられる第2のマスクを通常の露光方法(フォトマスクを使用)を用いた一例を以下に示す。
【0109】
特に、ボトムゲートTFTにおいては、LDD領域とチャネル形成領域との境界をゲート配線上方の位置、且つ、ゲート配線の端部からある程度離れた位置(例えばTFTのサイズがL/W=8/8である場合、約1μm程度離れた位置)に形成するとホットキャリアによるオン電流値(TFTがオン動作時に流れるドレイン電流)の劣化を防ぐことができるため、本発明の裏面露光装置を用いて第1のマスクを形成することが適している。
【0110】
また、LDD領域とソース領域(またはドレイン領域)との境界をゲート配線上方以外の領域、且つ、ゲート配線の端部からある程度離れた位置(例えばTFTのサイズがL/W=8/8である場合、約1μm程度離れた位置)に形成するとTFTのリーク電流が低減できるため、フォトマスクを使用する公知の裏面露光方法を用いて第2のマスクを形成することが適している。
【0111】
本実施例について図7〜図10を用いて説明する。ここでは、表示領域の画素TFTと、表示領域の周辺に設けられる駆動回路のTFTを同時に作製する方法について工程に従って詳細に説明する。
【0112】
(ゲート電極、ゲート絶縁膜、結晶質半導体膜の形成:図7(A))
図7(A)において、基板701には低アルカリガラス基板や石英基板を用いることができる。この基板701のTFTを形成する表面には、酸化シリコン膜、窒化シリコン膜または窒化酸化シリコン膜などの絶縁膜を形成しておいても良い(図示せず)。ゲート電極702〜704と容量配線705とは、タンタル(Ta)、チタン(Ti)、タングステン(W)、モリブデン(Mo)、クロム(Cr)、アルミニウム(Al)から選ばれた元素またはいずれかを主成分とする材料を用い、スパッタ法や真空蒸着法などの公知の成膜法を用いて被膜を形成した後、端面がテーパ形状となるようにエッチング処理してパターン形成した。本実施例では、スパッタ法で膜厚50nmの窒化タンタル(TaN)膜と膜厚250nmのTa膜とを積層形成し、所定の形状にレジストマスクを形成した後、CF4とO2の混合ガスでプラズマエッチング処理をすれば所望の形状に加工することができる。ここでは簡略化のため、2層であることを図示していない。また、ゲート電極は窒化タングステン(WN)とWなどによる2層構造としても良い。また、ここでは図示はしてないがゲート電極に接続するゲート配線も同時に形成する。
【0113】
ゲート絶縁膜706は酸化シリコン、窒化シリコンを成分とする材料で、10〜200nm、好ましくは50〜150nmの厚さで形成する。例えばプラズマCVD法で、SiH4、NH3、N2を原料とした窒化シリコン膜706aを50nm、SiH4とN2Oを原料とした窒化酸化シリコン膜706bを75nmの厚さに積層形成してゲート絶縁膜としても良い。勿論、窒化シリコン膜や酸化シリコン膜からなる一層としても何ら差し支えない。また、清浄な表面を得るために、ゲート絶縁膜の成膜の前にプラズマ水素処理を施すことは適切な処置として用いることができる。
【0114】
次に、TFTの活性層となる結晶質半導体膜の形成を行った。結晶質半導体膜の材料にはシリコンを用いた。まず、ゲート絶縁膜706に密接して、20〜150nmの厚さで非晶質シリコン膜をプラズマCVD法やスパッタ法などの公知の成膜法で形成した。非晶質シリコン膜の作製条件に限定されるものはないが、膜中に含まれる酸素、窒素の不純物元素を5×1018cm-3以下に低減させておくことが望ましい。また、ゲート絶縁膜と非晶質シリコン膜とは同じ成膜法で形成することが可能なので、両者を連続形成しても良い。ゲート絶縁膜を形成した後、一旦大気雰囲気に晒さないことでその表面の汚染を防ぐことが可能となり、作製するTFTの特性バラツキやしきい値電圧の変動を低減させることができる。そして公知の結晶化技術を使用して結晶質シリコン膜707を形成する。例えば、レーザーアニール法や、熱アニール法(固相成長法)、または特開平7−130652号公報で開示された技術に従って、触媒元素を用いる結晶化法で結晶質シリコン膜707を形成しても良い。
【0115】
結晶質シリコン膜707のnチャネル型TFTが形成される領域には、しきい値電圧を制御する目的で1×1016〜5×1017cm-3程度のボロン(B)を添加しておいても良い。ボロン(B)の添加はイオンドープ法で実施しても良いし、非晶質シリコン膜を成膜するときに同時に添加しておくこともできる。
【0116】
(マスクの形成(裏面露光):図7(B))
次に、nチャネル型TFTのLDD領域となる低濃度不純物領域を形成するために、n型を付与する不純物元素の添加を行うためのマスクを形成した。まず、結晶質シリコン膜707の表面に酸化シリコン膜や窒化シリコン膜から成るマスク絶縁膜708を100〜200nm、代表的には120nmの厚さに形成した。この表面にフォトレジスト膜を全面に形成した後、本発明の裏面露光法によりゲート電極702〜704をマスクとしてフォトレジスト膜を感光させた。本実施例では、露光光量を10mWとし、反射板700とフォトレジスト膜表面との距離Xを500μmとした。距離Xを500μmとしたのは、露光光量が10mWである時の最適値であったためである。なお、この距離Xが0.1μm〜1000μmの範囲であれば自由に調節できる本発明の露光装置(図6に示した)を用いた。裏面露光工程の後、現像して感光したフォトレジストを除去すれば、ゲート電極上であってゲート電極の内側にレジストマスク709〜712を形成することができる。
【0117】
(n-領域の形成:図7(C))
本発明の裏面露光装置により得たレジストマスク709〜712をマスクとし、マスク絶縁膜708を介してその下側にある結晶質シリコン膜にn型を付与する不純物元素をイオンドープ法(イオン注入法でも良い)で添加した。半導体の技術分野においてn型を付与する不純物元素には、周期律表第15族の元素からリン(P)、砒素(As)、アンチモン(Sb)などが適用され、ここではリン(P)を用いた。形成した低濃度不純物領域713〜718のリン(P)濃度は1×1017〜5×1018cm-3の範囲とすることが望ましく、ここでは、5×1017cm-3とした。本明細書中では、不純物領域713〜718に含まれるn型を付与する不純物元素の濃度を(n-)と表す。
【0118】
(チャネル保護膜形成:図8(A))
次に、このレジストマスクを使用してマスク絶縁膜708をエッチング除去し、チャネル保護膜719〜722を形成した。下地となる結晶質シリコン膜707に対して選択性良くマスク絶縁膜708をエッチングするために、ここではフッ酸系の溶液を用いたウエットエッチング法を採用した。勿論、ドライエッチング法で実施しても良く、例えばCHF3ガスで絶縁膜708をエッチングすることができる。また、この工程ではオーバーエッチングして、レジストマスク709〜712の端面より内側にチャネル保護膜719〜722が形成されるようにしてもよい。
【0119】
(n+領域の形成:図8(B))
次にnチャネル型TFTにおいて、ソース領域またはドレイン領域として機能する高濃度不純物領域の形成をする工程を行った。ここでは、通常の露光法でレジストによるマスク723〜725を形成した。そして、このレジストマスクを用いて容量配線705上のチャネル保護膜722をエッチングして除去した。次いで、結晶質シリコン膜707にn型を付与する不純物元素が添加された高濃度不純物領域726〜730をイオンドープ法(イオン注入法でも良い)で形成した。この高濃度不純物領域726〜730には1×1020〜1×1021cm-3とすれば良く、ここでは5×1020cm-3の濃度で不純物元素を含ませた。この濃度を本明細書中では(n+)と表す。
【0120】
(p+領域の形成:図8(C))
次に、駆動回路のpチャネル型TFTのソース領域およびドレイン領域とする高濃度不純物領域を形成するために、p型を付与する不純物元素を添加する工程を行った。半導体の技術分野においてp型を付与する不純物元素には、周期律表第13族の元素からボロン(B)、アルミニウム(Al)、ガリウム(Ga)などが適用され、ここではボロン(B)を用いた。チャネル保護膜719上の内側に位置するようにマスク731を形成し、nチャネル型TFTを形成する領域はすべてレジストマスク733で覆った。さらに、フッ酸系の溶液を用いたウエットエッチング法でチャネル保護膜719の端部がほぼマスク731の端部と一致するようにエッチング処理して新たな形状を有するチャネル保護絶縁膜719bを形成した。そして、ジボラン(B2H6)を用いたイオンドープ法(イオン注入法を用いても良い)で高濃度不純物領域734〜736を形成した。不純物領域734〜736は結晶質シリコン膜の表面から不純物元素が添加され、この領域のボロン(B)濃度を1.5×1020〜3×1021cm-3の範囲とし、ここでは2×1021cm-3とした。本明細書中では、ここで形成された不純物領域734〜736に含まれるp型を付与する不純物元素の濃度を(p+)と表す。このようにして、pチャネル型TFTの高濃度不純物領域のチャネル形成領域と接する端部を、前の工程で形成した低濃度不純物領域713、714の端部よりチャネル形成領域側に設けることにより、この部分における接合状態を良好なものとすることができる。
【0121】
図7(B)〜図8(A)で示したように、不純物領域735、736には前の工程でリン(P)が添加されているので、ボロン(B)とリン(P)が混在した領域が形成されるが、この工程で添加するボロン(B)濃度をその1.5〜3倍とすることでp型の導電性が確保され、TFTの特性に何ら影響を与えることはなかった。本明細書中ではこの領域を領域(A)とする。そして、領域(A)のチャネル形成領域側にある不純物領域734はボロン(B)のみを含む領域であり、本明細書中ではこの領域を領域(B)とする。
【0122】
(保護絶縁膜の形成、活性化の工程、水素化の工程:図9(A))
結晶質シリコン膜にそれぞれの不純物元素を選択的に添加したら、結晶質シリコン膜をエッチング処理して島状に分割し、後に第1の層間絶縁膜の一部となる保護絶縁膜737を形成した。保護絶縁膜737は窒化シリコン膜、酸化シリコン膜、窒化酸化シリコン膜またはそれらを組み合わせた積層膜で形成すれば良い。また、膜厚は100〜400nmとすれば良い。
【0123】
その後、それぞれの濃度で添加されたn型またはp型を付与する不純物元素を活性化するために熱処理工程を行った。この工程はファーネスアニール法、レーザーアニール法、またはラピッドサーマルアニール法(RTA法)などで行うことができる。さらに、3〜100%の水素を含む雰囲気中で、300〜450℃で1〜12時間の熱処理を行い、活性層を水素化する工程を行った。この工程は熱的に励起された水素により活性層のダングリングボンドを終端する工程である。水素化の他の手段として、プラズマ水素化(プラズマにより励起された水素を用いる)を行っても良い。
【0124】
活性層となる結晶質シリコン膜707を、非晶質シリコン膜から触媒元素を用いる結晶化の方法で作製した場合、結晶質シリコン膜707中にはおよそ1×1017〜5×1019cm-3の触媒元素が残留した。勿論、そのような状態でもTFTを完成させ動作させることに問題はないが、残留する触媒元素を少なくともチャネル形成領域から除去する方がより好ましかった。この触媒元素を除去する手段の一つにリン(P)によるゲッタリング作用を利用する手段があった。ゲッタリングに必要なリン(P)の濃度は図8(B)で形成した不純物領域(n+)と同程度であり、ここで実施される活性化工程の熱処理により、nチャネル型TFTおよびpチャネル型TFTのチャネル形成領域から、リン(P)が添加されている高濃度不純物領域へ触媒元素をゲッタリングすることができた。その結果チャネル形成領域の触媒元素濃度を5×1017cm-3以下とすることが可能となり、前記不純物領域には1×1018〜5×1020cm-3の触媒元素が偏析した。
【0125】
(層間絶縁膜の形成、ソース・ドレイン配線の形成、パッシベーション膜の形成、画素電極の形成:図9(B))
活性化工程を終えたら、保護絶縁膜737の上に500〜1500nmの厚さの層間絶縁膜738を形成した。前記保護絶縁膜737と層間絶縁膜738とでなる積層膜を第1の層間絶縁膜とした。その後、それぞれのTFTのソース領域またはドレイン領域に達するコンタクトホールを形成して、ソース配線739〜741と、ドレイン配線742、743を形成した。図示していないが、本実施例ではこの電極を、Ti膜を100nm、Tiを含むアルミニウム膜300nm、Ti膜150nmをスパッタ法で連続して形成した3層構造の積層膜とした。
【0126】
保護絶縁膜737と層間絶縁膜738とは、窒化シリコン膜、酸化シリコン膜または窒化酸化シリコン膜などで形成すれば良いが、いずれにしても膜の内部応力を圧縮応力としておくと良かった。
【0127】
次に、窒化シリコン膜、酸化シリコン膜、または窒化酸化シリコン膜を用い、パッシベーション膜744を50〜500nm(代表的には100〜300nm)の厚さで形成した。その後、この状態で水素化処理を行うとTFTの特性向上に対して好ましい結果が得られた。例えば、3〜100%の水素を含む雰囲気中で、300〜450℃で1〜12時間の熱処理を行うと良く、あるいはプラズマ水素化法を用いても同様の効果が得られた。なお、ここで後に画素電極とドレイン配線を接続するためのコンタクトホールを形成する位置において、パッシベーション膜744に開口部を形成しておいても良い。
【0128】
その後、有機樹脂膜からなる第2の層間絶縁膜745を約1μmの厚さに形成した。適用できる有機樹脂材料としては、ポリイミド、アクリル、ポリアミド、ポリイミドアミド、BCB(ベンゾシクロブテン)等を使用することができる。ここでは、基板に塗布後、熱重合するタイプのポリイミドを用い、300℃で焼成して形成した。そして、第2の層間絶縁膜745、パッシベーション膜744にドレイン配線743に達するコンタクトホールを形成し、画素電極746を設けた。画素電極746は、透過型液晶表示装置とする場合には透明導電膜を用い、反射型の液晶表示装置とする場合には金属膜を用いれば良い。ここでは透過型の液晶表示装置とするために、酸化インジウム・スズ(ITO)膜を100nmの厚さにスパッタ法で形成した。
【0129】
以上の工程で、同一の基板上に表示領域の画素TFTと、表示領域の周辺に設けた駆動回路のTFTとを形成することができた。駆動回路には、nチャネル型TFT768とpチャネル型TFT767が形成され、CMOS回路を基本としたロジック回路を形成することを可能とした。画素TFT769はnチャネル型TFTであり、さらに容量配線705と半導体層766と、その間に形成されている絶縁膜とから保持容量770が画素TFT769に接続している。
【0130】
なお、本実施例は実施例1〜4との組み合わせが容易であり、その組み合わせ方は自由である。
【0131】
〔実施例6〕 本実施例では、画素TFTと駆動回路が形成された基板から、アクティブマトリクス型液晶表示装置を作製する工程を説明する。図10に示すように、実施例5に示した図9(B)の状態の基板に対し、配向膜901を形成する。通常液晶表示素子の配向膜にはポリイミド樹脂が多く用いられている。対向側の基板902には、遮光膜903、透明導電膜904および配向膜905を形成する。配向膜を形成した後、ラビング処理を施して液晶分子がある一定のプレチルト角を持って配向するようにした。そして、画素TFTと駆動回路が形成された一方の基板と対向基板とを、公知のセル組み工程によってシール材(図示せず)や柱状スペーサ907などを介して貼りあわせる。その後、両基板の間に液晶材料906を注入し、封止剤(図示せず)によって完全に封止した。液晶材料には公知の液晶材料を用いれば良い。このようにして図10に示すアクティブマトリクス型液晶表示装置を完成する。
【0132】
なお、本実施例は実施例1〜5との組み合わせが容易であり、その組み合わせ方は自由である。
【0133】
〔実施例7〕 本実施例では、本願発明によって作製された液晶表示装置の例を図11に示す。
【0134】
図11において800は絶縁表面を有する基板(酸化シリコン膜を設けたプラスチック基板)、801は画素回路、802は走査線駆動回路、803は信号線駆動回路、830は対向基板、810はFPC(フレキシブルプリントサーキット)、820はロジック回路である。ロジック回路820としては、D/Aコンバータ、γ補正回路、信号分割回路などの従来ICで代用していた様な処理を行う回路を形成することができる。勿論、基板上にICチップを設けて、ICチップ上で信号処理を行うことも可能である。
【0135】
さらに、本実施例では液晶表示装置を例に挙げて説明しているが、アクティブマトリクス型の表示装置であればEL(エレクトロルミネッセンス)表示装置やEC(エレクトロクロミックス)表示装置に本願発明を適用することも可能であることは言うまでもない。
【0136】
また、本願発明を用いて作製できる液晶表示装置は透過型か反射型かは問わない。どちらを選択するのも実施者の自由である。この様に本願発明はあらゆるアクティブマトリクス型の電気光学装置(半導体装置)に対して適用することが可能である。
【0137】
なお、本実施例に示した半導体装置を作製するにあたって、実施例1〜実施例6のどの構成を採用しても良いし、各実施例を自由に組み合わせて用いることが可能である。
【0138】
〔実施例8〕 本願発明は従来のIC技術全般に適用することが可能である。即ち、現在市場に流通している全ての半導体回路に適用できる。例えば、ワンチップ上に集積化されたRISCプロセッサ、ASICプロセッサ等のマイクロプロセッサに適用しても良いし、液晶用ドライバー回路(D/Aコンバータ、γ補正回路、信号分割回路等)に代表される信号処理回路や携帯機器(携帯電話、PHS、モバイルコンピュータ)用の高周波回路に適用しても良い。
【0139】
また、マイクロプロセッサ等の半導体回路は様々な電子機器に搭載されて中枢回路として機能する。代表的な電子機器としてはパーソナルコンピュータ、携帯型情報端末機器、その他あらゆる家電製品が挙げられる。また、車両(自動車や電車等)の制御用コンピュータなども挙げられる。本願発明はその様な半導体装置に対しても適用可能である。
【0140】
なお、本実施例に示した半導体装置を作製するにあたって、実施例1〜実施例7のどの構成を採用しても良いし、各実施例を自由に組み合わせて用いることが可能である。
【0141】
〔実施例9〕
本発明を実施して形成されたTFTは様々な電気光学装置に用いることができる。即ち、それら電気光学装置を表示部として組み込んだ電子機器全てに本発明を実施できる。
【0142】
その様な電子機器としては、ビデオカメラ、デジタルカメラ、ヘッドマウントディスプレイ(ゴーグル型ディスプレイ)、ウエアラブルディスプレイ、カーナビゲーション、パーソナルコンピュータ、携帯情報端末(モバイルコンピュータ、携帯電話または電子書籍等)などが挙げられる。それらの一例を図12に示す。
【0143】
図12(A)はパーソナルコンピュータであり、本体2001、画像入力部2002、表示部2003、キーボード2004で構成される。本願発明を画像入力部2002、表示部2003やその他の信号制御回路に適用することができる。
【0144】
図12(B)はビデオカメラであり、本体2101、表示部2102、音声入力部2103、操作スイッチ2104、バッテリー2105、受像部2106で構成される。本願発明を表示部2102、音声入力部2103やその他の信号制御回路に適用することができる。
【0145】
図12(C)はモバイルコンピュータ(モービルコンピュータ)であり、本体2201、カメラ部2202、受像部2203、操作スイッチ2204、表示部2205で構成される。本願発明は表示装置2205やその他の信号制御回路に適用できる。
【0146】
図12(D)はゴーグル型ディスプレイであり、本体2301、表示部2302、アーム部2303で構成される。本発明は表示装置2302やその他の信号制御回路に適用することができる。
【0147】
図12(E)はプログラムを記録した記録媒体(以下、記録媒体と呼ぶ)を用いるプレーヤーであり、本体2401、表示部2402、スピーカ部2403、記録媒体2404、操作スイッチ2405で構成される。なお、この装置は記録媒体としてDVD(Digtial Versatile Disc)、CD等を用い、音楽鑑賞や映画鑑賞やゲームやインターネットを行うことができる。本発明は表示部2402やその他の信号制御回路に適用することができる。
【0148】
図12(F)はデジタルカメラであり、本体2501、表示部2502、接眼部2503、操作スイッチ2504、受像部(図示しない)で構成される。本願発明を表示部2502やその他の信号制御回路に適用することができる。
【0149】
以上の様に、本願発明の適用範囲は極めて広く、あらゆる分野の電子機器に適用することが可能である。また、本実施例の電子機器は実施例1〜8のどのような組み合わせからなる構成を用いても実現することができる。
【0150】
[実施例10]
本発明を実施して形成されたTFTは様々な電気光学装置に用いることができる。即ち、それら電気光学装置を表示部として組み込んだ電子機器全てに本発明を実施できる。
【0151】
その様な電子機器としては、プロジェクター(リア型またはフロント型)などが挙げられる。それらの一例を図13に示す。
【0152】
図13(A)はフロント型プロジェクターであり、投射装置2601、スクリーン2602で構成される。本発明は投射装置の液晶表示装置やその他の信号制御回路に適用することができる。
【0153】
図13(B)はリア型プロジェクターであり、本体2701、投射装置2702、ミラー2703、スクリーン2704で構成される。本発明は投射装置やその他の信号制御回路に適用することができる。
【0154】
なお、図13(C)は、図13(A)及び図13(B)中における投射装置2601、2702の構造の一例を示した図である。投射装置2601、2702は、光源光学系2801、ミラー2802、2804〜2806、ダイクロイックミラー2803、プリズム2807、液晶表示装置2808、位相差板2809、投射光学系2810で構成される。投射光学系2810は、投射レンズを含む光学系で構成される。本実施例は三板式の例を示したが、特に限定されず、例えば単板式であってもよい。また、図13(C)中において矢印で示した光路に実施者が適宜、光学レンズや、偏光機能を有するフィルムや、位相差を調節するためのフィルム、IRフィルム等の光学系を設けてもよい。
【0155】
また、図13(D)は、図13(C)中における光源光学系2801の構造の一例を示した図である。本実施例では、光源光学系2801は、リフレクター2811、光源2812、レンズアレイ2813、2814、偏光変換素子2815、集光レンズ2816で構成される。なお、図13(D)に示した光源光学系は一例であって特に限定されない。例えば、光源光学系に実施者が適宜、光学レンズや、偏光機能を有するフィルムや、位相差を調節するフィルム、IRフィルム等の光学系を設けてもよい。
【0156】
以上の様に、本願発明の適用範囲は極めて広く、あらゆる分野の電子機器に適用することが可能である。また、本実施例の電子機器は実施例1〜8のどのような組み合わせからなる構成を用いても実現することができる。
【0157】
[実施例11]
本実施例では、本願発明を用いてEL(エレクトロルミネッセンス)表示装置を作製した例について説明する。
【0158】
図15(A)は本願発明を用いて作製したEL表示装置の上面図である。図15(A)において、4010は基板、4011は画素部、4012はソース側駆動回路、4013はゲート側駆動回路であり、それぞれの駆動回路は配線4014〜4016を経てFPC4017に至り、外部機器へと接続される。
【0159】
このとき、少なくとも画素部、好ましくは駆動回路及び画素部を囲むようにしてカバー材6000、シーリング材(ハウジング材ともいう)7000、密封材(第2のシーリング材)7001が設けられている。
【0160】
また、図15(B)は本実施例のEL表示装置の断面構造であり、基板4010、下地膜4021の上に駆動回路用TFT(但し、ここではnチャネル型TFTとpチャネル型TFTを組み合わせたCMOS回路を図示している。)4022及び画素部用TFT4023(但し、ここではEL素子への電流を制御するTFTだけ図示している。)が形成されている。
【0161】
本願発明は、駆動回路用TFT4022、画素部用TFT4023の作製に際して用いることができる。
【0162】
本願発明を用いて駆動回路用TFT4022、画素部用TFT4023が完成したら、樹脂材料でなる層間絶縁膜(平坦化膜)4026の上に画素部用TFT4023のドレインと電気的に接続する透明導電膜でなる画素電極4027を形成する。画素電極4027が透明導電膜である場合、画素部用TFTとしてはPチャネル型TFTを用いることが好ましい。透明導電膜としては、酸化インジウムと酸化スズとの化合物(ITOと呼ばれる)または酸化インジウムと酸化亜鉛との化合物を用いることができる。そして、画素電極4027を形成したら、絶縁膜4028を形成し、画素電極4027上に開口部を形成する。
【0163】
次に、EL層4029を形成する。EL層4029は公知のEL材料(正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層または電子注入層)を自由に組み合わせて積層構造または単層構造とすれば良い。どのような構造とするかは公知の技術を用いれば良い。また、EL材料には低分子系材料と高分子系(ポリマー系)材料がある。低分子系材料を用いる場合は蒸着法を用いるが、高分子系材料を用いる場合には、スピンコート法、印刷法またはインクジェット法等の簡易な方法を用いることが可能である。
【0164】
本実施例では、シャドーマスクを用いて蒸着法によりEL層を形成する。シャドーマスクを用いて画素毎に波長の異なる発光が可能な発光層(赤色発光層、緑色発光層及び青色発光層)を形成することで、カラー表示が可能となる。その他にも、色変換層(CCM)とカラーフィルターを組み合わせた方式、白色発光層とカラーフィルターを組み合わせた方式があるがいずれの方法を用いても良い。勿論、単色発光のEL表示装置とすることもできる。
【0165】
EL層4029を形成したら、その上に陰極4030を形成する。陰極4030とEL層4029の界面に存在する水分や酸素は極力排除しておくことが望ましい。従って、真空中でEL層4029と陰極4030を連続成膜するか、EL層4029を不活性雰囲気で形成し、大気開放しないで陰極4030を形成するといった工夫が必要である。本実施例ではマルチチャンバー方式(クラスターツール方式)の成膜装置を用いることで上述のような成膜を可能とする。
【0166】
なお、本実施例では陰極4030として、LiF(フッ化リチウム)膜とAl(アルミニウム)膜の積層構造を用いる。具体的にはEL層4029上に蒸着法で1nm厚のLiF(フッ化リチウム)膜を形成し、その上に300nm厚のアルミニウム膜を形成する。勿論、公知の陰極材料であるMgAg電極を用いても良い。そして陰極4030は4031で示される領域において配線4016に接続される。配線4016は陰極4030に所定の電圧を与えるための電源供給線であり、導電性ペースト材料4032を介してFPC4017に接続される。
【0167】
4031に示された領域において陰極4030と配線4016とを電気的に接続するために、層間絶縁膜4026及び絶縁膜4028にコンタクトホールを形成する必要がある。これらは層間絶縁膜4026のエッチング時(画素電極用コンタクトホールの形成時)や絶縁膜4028のエッチング時(EL層形成前の開口部の形成時)に形成しておけば良い。また、絶縁膜4028をエッチングする際に、層間絶縁膜4026まで一括でエッチングしても良い。この場合、層間絶縁膜4026と絶縁膜4028が同じ樹脂材料であれば、コンタクトホールの形状を良好なものとすることができる。
【0168】
このようにして形成されたEL素子の表面を覆って、パッシベーション膜6003、充填材6004、カバー材6000が形成される。
【0169】
さらに、EL素子部を囲むようにして、カバー材6000と基板4010の内側にシーリング材が設けられ、さらにシーリング材7000の外側には密封材(第2のシーリング材)7001が形成される。
【0170】
このとき、この充填材6004は、カバー材6000を接着するための接着剤としても機能する。充填材6004としては、PVC(ポリビニルクロライド)、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、PVB(ポリビニルブチラル)またはEVA(エチレンビニルアセテート)を用いることができる。この充填材6004の内部に乾燥剤を設けておくと、吸湿効果を保持できるので好ましい。
【0171】
また、充填材6004の中にスペーサーを含有させてもよい。このとき、スペーサーをBaOなどからなる粒状物質とし、スペーサー自体に吸湿性をもたせてもよい。
【0172】
スペーサーを設けた場合、パッシベーション膜6003はスペーサー圧を緩和することができる。また、パッシベーション膜とは別に、スペーサー圧を緩和する樹脂膜などを設けてもよい。
【0173】
また、カバー材6000としては、ガラス板、アルミニウム板、ステンレス板、FRP(Fiberglass−Reinforced Plastics)板、PVF(ポリビニルフルオライド)フィルム、マイラーフィルム、ポリエステルフィルムまたはアクリルフィルムを用いることができる。なお、充填材6004としてPVBやEVAを用いる場合、数十μmのアルミニウムホイルをPVFフィルムやマイラーフィルムで挟んだ構造のシートを用いることが好ましい。
【0174】
但し、EL素子からの発光方向(光の放射方向)によっては、カバー材6000が透光性を有する必要がある。
【0175】
また、配線4016はシーリング材7000および密封材7001と基板4010との隙間を通ってFPC4017に電気的に接続される。なお、ここでは配線4016について説明したが、他の配線4014、4015も同様にしてシーリング材7000および密封材7001の下を通ってFPC4017に電気的に接続される。
【0176】
[実施例12]
本実施例では、本願発明を用いて実施例11とは異なる形態のEL表示装置を作製した例について、図16(A)、図16(B)を用いて説明する。図15(A)、図15(B)と同じ符号のものは同じ部分を指しているので説明は省略する。
【0177】
図16(A)は本実施例のEL表示装置の上面図であり、図16(A)をA-A'で切断した断面図を図16(B)に示す。
【0178】
実施例11に従って、EL素子の表面を覆ってパッシベーション膜6003までを形成する。
【0179】
さらに、EL素子を覆うようにして充填材6004を設ける。この充填材6004は、カバー材6000を接着するための接着剤としても機能する。充填材6004としては、PVC(ポリビニルクロライド)、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、PVB(ポリビニルブチラル)またはEVA(エチレンビニルアセテート)を用いることができる。この充填材6004の内部に乾燥剤を設けておくと、吸湿効果を保持できるので好ましい。
【0180】
また、充填材6004の中にスペーサーを含有させてもよい。このとき、スペーサーをBaOなどからなる粒状物質とし、スペーサー自体に吸湿性をもたせてもよい。
【0181】
スペーサーを設けた場合、パッシベーション膜6003はスペーサー圧を緩和することができる。また、パッシベーション膜とは別に、スペーサー圧を緩和する樹脂膜などを設けてもよい。
【0182】
また、カバー材6000としては、ガラス板、アルミニウム板、ステンレス板、FRP(Fiberglass−Reinforced Plastics)板、PVF(ポリビニルフルオライド)フィルム、マイラーフィルム、ポリエステルフィルムまたはアクリルフィルムを用いることができる。なお、充填材6004としてPVBやEVAを用いる場合、数十μmのアルミニウムホイルをPVFフィルムやマイラーフィルムで挟んだ構造のシートを用いることが好ましい。
【0183】
但し、EL素子からの発光方向(光の放射方向)によっては、カバー材6000が透光性を有する必要がある。
【0184】
次に、充填材6004を用いてカバー材6000を接着した後、充填材6004の側面(露呈面)を覆うようにフレーム材6001を取り付ける。フレーム材6001はシーリング材(接着剤として機能する)6002によって接着される。このとき、シーリング材6002としては、光硬化性樹脂を用いるのが好ましいが、EL層の耐熱性が許せば熱硬化性樹脂を用いても良い。なお、シーリング材6002はできるだけ水分や酸素を透過しない材料であることが望ましい。また、シーリング材6002の内部に乾燥剤を添加してあっても良い。
【0185】
また、配線4016はシーリング材6002と基板4010との隙間を通ってFPC4017に電気的に接続される。なお、ここでは配線4016について説明したが、他の配線4014、4015も同様にしてシーリング材6002の下を通ってFPC4017に電気的に接続される。
【0186】
[実施例13]
本実施例ではEL表示パネルの画素部のさらに詳細な断面構造を図17に、上面構造を図18(A)に、回路図を図18(B)に示す。図17、図18(A)及び図18(B)では共通の符号を用いるので互いに参照すれば良い。
【0187】
図17において、基板3501上に設けられたスイッチング用TFT3502は本願発明のNTFTを用いて形成される(実施例1〜5参照)。本実施例ではダブルゲート構造としているが、構造及び作製プロセスに大きな違いはないので説明は省略する。但し、ダブルゲート構造とすることで実質的に二つのTFTが直列された構造となり、オフ電流値を低減することができるという利点がある。なお、本実施例ではダブルゲート構造としているが、シングルゲート構造でも構わないし、トリプルゲート構造やそれ以上のゲート本数を持つマルチゲート構造でも構わない。また、本願発明のPTFTを用いて形成しても構わない。
【0188】
また、電流制御用TFT3503は本願発明のNTFTを用いて形成される。このとき、スイッチング用TFT3502のドレイン配線35は配線36によって電流制御用TFTのゲート電極37に電気的に接続されている。また、38で示される配線は、スイッチング用TFT3502のゲート電極39a、39bを電気的に接続するゲート配線である。
【0189】
このとき、電流制御用TFT3503が本願発明を用いて作製されることは非常に重要な意味を持つ。電流制御用TFTはEL素子を流れる電流量を制御するための素子であるため、多くの電流が流れ、熱による劣化やホットキャリアによる劣化の危険性が高い素子でもある。そのため、電流制御用TFTに重なるようにLDD領域を設ける本願発明の構造は極めて有効である。
【0190】
また、本実施例では電流制御用TFT3503をシングルゲート構造で図示しているが、複数のTFTを直列につなげたマルチゲート構造としても良い。さらに、複数のTFTを並列につなげて実質的にチャネル形成領域を複数に分割し、熱の放射を高い効率で行えるようにした構造としても良い。このような構造は熱による劣化対策として有効である。
【0191】
また、図18(A)に示すように、電流制御用TFT3503のゲート電極37となる配線は3504で示される領域で、電流制御用TFT3503のドレイン配線40と絶縁膜を介して重なる。このとき、3504で示される領域ではコンデンサが形成される。このコンデンサ3504は電流制御用TFT3503のゲートにかかる電圧を保持するためのコンデンサとして機能する。なお、ドレイン配線40は電流供給線(電源線)3506に接続され、常に一定の電圧が加えられている。
【0192】
スイッチング用TFT3502及び電流制御用TFT3503の上には第1パッシベーション膜41が設けられ、その上に樹脂絶縁膜でなる平坦化膜42が形成される。平坦化膜42を用いてTFTによる段差を平坦化することは非常に重要である。後に形成されるEL層は非常に薄いため、段差が存在することによって発光不良を起こす場合がある。従って、EL層をできるだけ平坦面に形成しうるように画素電極を形成する前に平坦化しておくことが望ましい。
【0193】
また、43は反射性の高い導電膜でなる画素電極(EL素子の陰極)であり、電流制御用TFT3503のドレインに電気的に接続される。この場合においては電流制御用TFTとしてNチャネル型TFTを用いることが好ましい。画素電極43としてはアルミニウム合金膜、銅合金膜または銀合金膜など低抵抗な導電膜またはそれらの積層膜を用いることが好ましい。勿論、他の導電膜との積層構造としても良い。
【0194】
また、絶縁膜(好ましくは樹脂)で形成されたバンク44a、44bにより形成された溝(画素に相当する)の中に発光層45が形成される。なお、ここでは一画素しか図示していないが、R(赤)、G(緑)、B(青)の各色に対応した発光層を作り分けても良い。発光層とする有機EL材料としてはπ共役ポリマー系材料を用いる。代表的なポリマー系材料としては、ポリパラフェニレンビニレン(PPV)系、ポリビニルカルバゾール(PVK)系、ポリフルオレン系などが挙げられる。
【0195】
なお、PPV系有機EL材料としては様々な型のものがあるが、例えば「H. Shenk,H.Becker,O.Gelsen,E.Kluge,W.Kreuder,and H.Spreitzer,“Polymers for Light Emitting Diodes”,Euro Display,Proceedings,1999,p.33-37」や特開平10−92576号公報に記載されたような材料を用いれば良い。
【0196】
具体的な発光層としては、赤色に発光する発光層にはシアノポリフェニレンビニレン、緑色に発光する発光層にはポリフェニレンビニレン、青色に発光する発光層にはポリフェニレンビニレン若しくはポリアルキルフェニレンを用いれば良い。膜厚は30〜150nm(好ましくは40〜100nm)とすれば良い。
【0197】
但し、以上の例は発光層として用いることのできる有機EL材料の一例であって、これに限定する必要はまったくない。発光層、電荷輸送層または電荷注入層を自由に組み合わせてEL層(発光及びそのためのキャリアの移動を行わせるための層)を形成すれば良い。
【0198】
例えば、本実施例ではポリマー系材料を発光層として用いる例を示したが、低分子系有機EL材料を用いても良い。また、電荷輸送層や電荷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。これらの有機EL材料や無機材料は公知の材料を用いることができる。
【0199】
本実施例では発光層45の上にPEDOT(ポリチオフェン)またはPAni(ポリアニリン)でなる正孔注入層46を設けた積層構造のEL層としている。そして、正孔注入層46の上には透明導電膜でなる陽極47が設けられる。本実施例の場合、発光層45で生成された光は上面側に向かって(TFTの上方に向かって)放射されるため、陽極は透光性でなければならない。透明導電膜としては酸化インジウムと酸化スズとの化合物や酸化インジウムと酸化亜鉛との化合物を用いることができるが、耐熱性の低い発光層や正孔注入層を形成した後で形成するため、可能な限り低温で成膜できるものが好ましい。
【0200】
陽極47まで形成された時点でEL素子3505が完成する。なお、ここでいうEL素子3505は、画素電極(陰極)43、発光層45、正孔注入層46及び陽極47で形成されたコンデンサを指す。図18(A)に示すように画素電極43は画素の面積にほぼ一致するため、画素全体がEL素子として機能する。従って、発光の利用効率が非常に高く、明るい画像表示が可能となる。
【0201】
ところで、本実施例では、陽極47の上にさらに第2パッシベーション膜48を設けている。第2パッシベーション膜48としては窒化珪素膜または窒化酸化珪素膜が好ましい。この目的は、外部とEL素子とを遮断することであり、有機EL材料の酸化による劣化を防ぐ意味と、有機EL材料からの脱ガスを抑える意味との両方を併せ持つ。これによりEL表示装置の信頼性が高められる。
【0202】
以上のように本願発明のEL表示パネルは図17のような構造の画素からなる画素部を有し、オフ電流値の十分に低いスイッチング用TFTと、ホットキャリア注入に強い電流制御用TFTとを有する。従って、高い信頼性を有し、且つ、良好な画像表示が可能なEL表示パネルが得られる。
【0203】
なお、本実施例の構成は、実施例1〜5の構成と自由に組み合わせて実施することが可能である。また、実施例9、10の電子機器の表示部として本実施例のEL表示パネルを用いることは有効である。
【0204】
〔実施例14〕
本実施例では、実施例13に示した画素部において、EL素子3505の構造を反転させた構造について説明する。説明には図19を用いる。なお、図17の構造と異なる点はEL素子の部分と電流制御用TFTだけであるので、その他の説明は省略することとする。
【0205】
図17において、電流制御用TFT3503は本願発明を用いて作製したPTFTを用いて形成される。作製プロセスは実施例1〜5を参照すれば良い。
【0206】
本実施例では、画素電極(陽極)50として透明導電膜を用いる。具体的には酸化インジウムと酸化亜鉛との化合物でなる導電膜を用いる。勿論、酸化インジウムと酸化スズとの化合物でなる導電膜を用いても良い。
【0207】
そして、絶縁膜でなるバンク51a、51bが形成された後、溶液塗布によりポリビニルカルバゾールでなる発光層52が形成される。その上にはカリウムアセチルアセトネート(acacKと表記される)でなる電子注入層53、アルミニウム合金でなる陰極54が形成される。この場合、陰極54がパッシベーション膜としても機能する。こうしてEL素子3701が形成される。
【0208】
本実施例の場合、発光層52で発生した光は、矢印で示されるようにTFTが形成された基板の方に向かって放射される。
【0209】
なお、本実施例の構成は、実施例1〜5の構成と自由に組み合わせて実施することが可能である。また、実施例9、10の電子機器の表示部として本実施例のEL表示パネルを用いることは有効である。
【0210】
〔実施例15〕
本実施例では、図18(B)に示した回路図とは異なる構造の画素とした場合の例について図20(A)〜(C)に示す。なお、本実施例において、3801はスイッチング用TFT3802のソース配線、3803はスイッチング用TFT3802のゲート配線、3804は電流制御用TFT、3805はコンデンサ、3806、3808は電流供給線、3807はEL素子とする。
【0211】
図20(A)は、二つの画素間で電流供給線3806を共通とした場合の例である。即ち、二つの画素が電流供給線3806を中心に線対称となるように形成されている点に特徴がある。この場合、電源供給線の本数を減らすことができるため、画素部をさらに高精細化することができる。
【0212】
また、図20(B)は、電流供給線3808をゲート配線3803と平行に設けた場合の例である。なお、図20(B)では電流供給線3808とゲート配線3803とが重ならないように設けた構造となっているが、両者が異なる層に形成される配線であれば、絶縁膜を介して重なるように設けることもできる。この場合、電源供給線3808とゲート配線3803とで専有面積を共有させることができるため、画素部をさらに高精細化することができる。
【0213】
また、図20(C)は、図20(B)の構造と同様に電流供給線3808をゲート配線3803と平行に設け、さらに、二つの画素を電流供給線3808を中心に線対称となるように形成する点に特徴がある。また、電流供給線3808をゲート配線3803のいずれか一方と重なるように設けることも有効である。この場合、電源供給線の本数を減らすことができるため、画素部をさらに高精細化することができる。
【0214】
なお、本実施例の構成は、実施例1〜5、11または12の構成と自由に組み合わせて実施することが可能である。また、実施例9、10の電子機器の表示部として本実施例の画素構造を有するEL表示パネルを用いることは有効である。
【0215】
[実施例16]
実施例13に示した図18(A)、図18(B)では電流制御用TFT3503のゲートにかかる電圧を保持するためにコンデンサ3504を設ける構造としているが、コンデンサ3504を省略することも可能である。実施例13の場合、電流制御用TFT3503として実施例1〜5に示すような本願発明を用いて作製したNTFTを用いているため、ゲート絶縁膜を介してゲート電極に重なるように設けられたLDD領域を有している。この重なり合った領域には一般的にゲート容量と呼ばれる寄生容量が形成されるが、本実施例ではこの寄生容量をコンデンサ3504の代わりとして積極的に用いる点に特徴がある。
【0216】
この寄生容量のキャパシタンスは、上記ゲート電極とLDD領域とが重なり合った面積によって変化するため、その重なり合った領域に含まれるLDD領域の長さによって決まる。
【0217】
また、実施例15に示した図20(A)、図20(B)、図20(C)の構造においても同様に、コンデンサ3805を省略することは可能である。
【0218】
なお、本実施例の構成は、実施例1〜5、11〜15の構成と自由に組み合わせて実施することが可能である。また、実施例9、10の電子機器の表示部として本実施例の画素構造を有するEL表示パネルを用いることは有効である。
【0219】
【発明の効果】
本発明を利用することにより、フォトマスクを使った露光装置等を使用することなく、セルフアライン方式でパターンの形成が可能となった。従って、フォトマスクの位置合わせによるバラツキは生じないため、TFTの特性のバラツキを低減することができる。特に、ボトムゲート型TFTの作製方法に本発明のセルフアライン方式のパターン形成方法を用いることによって、ゲート配線上に所望の寸法のLDD領域やオフセット領域を形成することができる。
【0220】
また、本発明を利用することにより、短時間で光を廻り込ませることができるため、微細な配線であっても配線上方の内側にパターンを形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本願発明の作製工程一例を示す図(実施例1)
【図2】 本願発明の作製工程一例を示す図(実施例1)
【図3】 本願発明の作製工程一例を示す図(実施例1)
【図4】 本願発明の構成の一例を示す断面構造図(実施例1)
【図5】 本願発明の構成の一例を示す上面図(実施例1)
【図6】 本発明の露光装置
【図7】 本願発明の作製工程一例を示す図(実施例5)
【図8】 本願発明の作製工程一例を示す図(実施例5)
【図9】 本願発明の作製工程一例を示す図(実施例5)
【図10】 液晶表示装置の断面構造を示す図(実施例6)
【図11】 アクティブマトリクス型の表示装置(実施例7)
【図12】 電子機器の一例を示す図(実施例9)
【図13】 電子機器の一例を示す図(実施例10)
【図14】 従来の作製工程一例を示す図
【図15】 EL表示装置を示す図。(実施例11)
【図16】 EL表示装置を示す図。(実施例12)
【図17】 EL表示装置を示す図。(実施例13)
【図18】 EL表示装置を示す図。(実施例13)
【図19】 EL表示装置を示す図。(実施例14)
【図20】 EL表示装置を示す図。(実施例15)
【符号の説明】
100 基板
101 下地膜
102 ゲート配線
103 保護膜
104 ゲート絶縁膜
105 半導体膜
106 絶縁性薄膜
107 感光性薄膜
108 反射板
109 第1のレジストパターン
110 マスクパターン
111 感光性薄膜
112 第2のレジストパターン
113 高濃度不純物領域
115 チャネル形成領域
116、117 LDD領域
118 ソース領域
119 ドレイン領域
120 層間絶縁膜
121、122 配線[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an exposure apparatus and an exposure method. The present invention also relates to a semiconductor device having a circuit including a thin film transistor (hereinafter referred to as TFT) using the exposure method and a manufacturing method thereof. The semiconductor device of the present invention includes not only an element such as a thin film transistor (TFT) and a MOS transistor but also an electro-optical device such as a display device and an image sensor having a semiconductor circuit composed of these insulated gate transistors. For example, the present invention relates to an electro-optical device typified by a liquid crystal display panel and an electronic apparatus in which such an electro-optical device is mounted as a component.
[0002]
Note that in this specification, a semiconductor device refers to all devices that can function by utilizing semiconductor characteristics, and an electro-optical device, a semiconductor circuit, and an electronic device are all semiconductor devices.
[0003]
[Prior art]
An active matrix liquid crystal display in which a pixel circuit and a drive circuit are formed by thin film transistors (TFTs) formed over an insulating substrate has attracted attention. Liquid crystal displays of up to about 0.5 to 20 inches are used as display displays.
[0004]
At present, in order to realize a liquid crystal display capable of high-definition display, a TFT using a crystalline semiconductor film typified by a polysilicon film as an active layer is attracting attention.
[0005]
However, a TFT using a crystalline semiconductor film as an active layer has a problem that the operation speed and driving capability are higher than a TFT using an amorphous semiconductor film as an active layer, but a leakage current is large.
[0006]
As a technique for suppressing this leakage current, it is known to form an LDD region between a channel formation region and a drain region of a TFT. The LDD region relaxes the strength of the electric field formed between the channel formation region and the drain region, and plays a role in reducing the OFF current of the TFT and preventing deterioration.
[0007]
In order to form an LDD region between the channel formation region and the drain region of the TFT, impurity ions imparting conductivity type are added to the region that becomes the drain region at a high concentration, and the conductivity type is imparted to the region that becomes the LDD region. A mask to which impurity ions are added at a low concentration is used. As a conventional means for forming a mask for selectively forming regions having different impurity concentrations, a patterning method {circle around (1)} (non-self-alignment method) using a photomask, or wiring from a back surface as a mask is used. There is a patterning method (2) (self-alignment method) for performing exposure.
[0008]
A conventional patterning method (1) using a photomask will be briefly described below. In general, when an LDD structure is formed, a mask by a photolithography method is used. Here, as an example, a manufacturing process of a bottom gate TFT will be described.
[0009]
First, a gate wiring is formed on an insulating substrate. At this stage, the first photomask is used. Next, a semiconductor film having a gate insulating film and an amorphous region is stacked over the gate wiring, and the semiconductor film having the amorphous region is heated or crystallized by laser light or the like to be crystallized. A high-quality semiconductor film.
[0010]
Next, a mask pattern is formed using the patterning method (1). The patterning method {circle around (1)} here includes a step of forming an insulating film for a mask pattern, a step of applying a photoresist film on the insulating film for the mask pattern, and exposure using a second photomask. A step of forming a photoresist pattern by development, a step of etching a mask pattern insulating film using the photoresist pattern as a mask to form a mask pattern, and a step of removing the photoresist pattern Pointing to do. Such a method using a photomask is called a non-self-alignment method. After that, impurity ions imparting conductivity to the crystalline semiconductor film are selectively added using a mask pattern to form a source region, a drain region, an LDD region, or the like.
[0011]
The problem with this method is that the characteristics of the TFT vary because the photomask alignment varies within a certain range. In particular, since the width of the channel formation region is determined by the mask pattern, high patterning accuracy is required.
[0012]
Further, a patterning method (2) for performing exposure from the back surface using a wiring as a mask will be described with reference to FIG. Patterning by exposure from the back surface can be performed with higher accuracy than the patterning method (1). However, in the conventional patterning by exposure from the back surface, since the light wraps around, the pattern is slightly narrower than the wiring width.
[0013]
First, the
[0014]
Next, a patterning method (2) for forming a mask pattern is used. The patterning method {circle around (2)} here is a step of forming an insulating
[0015]
Such a method that does not use a photomask is called a self-alignment method. Thereafter, impurity ions imparting conductivity to the crystalline semiconductor film are selectively added using a mask pattern to form a source region, a drain region, or an LDD region.
[0016]
The problem with this method {circle around (2)} is that only a resist pattern having substantially the same dimensions as the gate wiring used as a mask can be produced, and it is difficult to form a desired resist pattern. It is also possible to change the exposure conditions, for example, the exposure time, and wrap around the light to form the resist pattern inside the gate wiring. However, the wraparound of the light reduces the thickness of the resist pattern. . Therefore, in particular, when a fine wiring is used as a mask, it is not suitable because all the resist on the wiring may be exposed. Further, even if light was circulated, the limit was 1 μm from the end. In addition, a sufficient exposure time and exposure light amount are required to circulate light about 1 μm from the end.
[0017]
Therefore, in the manufacturing process of the bottom gate TFT, when forming the LDD region, it is necessary to selectively add impurities using the mask by the patterning method (1) and the mask by the patterning method (2). .
[0018]
[Problems to be solved by the invention]
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention solves the above-described problems of the prior art and aims to provide a novel exposure apparatus that forms a mask pattern by a self-alignment method.
[0019]
In addition, a configuration of a display device using a TFT in which a mask pattern is formed by a self-alignment method using an exposure method using the exposure apparatus of the present invention and an LDD region is formed on a gate wiring and a manufacturing method thereof are provided. With the goal.
[0020]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned object, a back surface exposure is performed using an exposure apparatus in which a reflector is provided at a distance X (0.1 μm to 1000 μm) from the surface of the photosensitive thin film on the surface side of the substrate, and a mask pattern is formed by a self-alignment method. It is characterized by forming.
[0021]
The configuration of the invention disclosed in this specification is as follows.
A stage on which a translucent substrate provided with a photosensitive thin film is installed;
A light source that irradiates the photosensitive thin film from the back side of the translucent substrate;
An exposure apparatus comprising: a reflecting means provided on the surface side of the translucent substrate.
[0022]
In the above structure, the reflecting means is a substrate provided with a reflective material thin film.
[0023]
In each of the above structures, the photosensitive thin film is a photoresist film.
[0024]
In each of the above structures, the photosensitive thin film is provided on a pattern made of a non-translucent thin film material.
[0025]
In the exposure method of the present invention, the light from the light source passes through the substrate from the back side and is applied to the photosensitive thin film (other than the region on the gate wiring). Further, the light that has passed through the photosensitive thin film from the light source is reflected and scattered by a reflecting plate provided on the surface side of the substrate, and irradiated to the photosensitive thin film (entire surface) from the surface side of the substrate. A mask pattern is formed using a photosensitive thin film in an area where only a small amount of the reflected / scattered light is irradiated. The region where the reflected / scattered light is irradiated only in a minute amount can be determined by appropriately changing the distance X (0.1 μm to 1000 μm) between the photosensitive thin film surface and the reflecting plate. Therefore, a mask pattern having a desired dimension can be formed on the gate wiring by a self-alignment method.
[0026]
Moreover, the structure of the exposure method of the present invention using the above exposure apparatus is as follows:
Forming a pattern made of a non-translucent thin film material on a translucent substrate;
Forming a photosensitive thin film on the pattern;
Using the pattern as a mask, light from a light source is irradiated from the back side of the substrate to expose the photosensitive thin film, and light from the light source that has passed through the photosensitive thin film is provided on the surface side of the substrate. Reflecting or scattering by the reflecting means, and irradiating from the surface side of the substrate to expose the photosensitive thin film; and
It is an exposure method characterized by having.
[0027]
Further, in the above configuration, the shape of the pattern made of the photosensitive thin film is obtained by reducing the shape of the pattern made of the non-translucent thin film material.
[0028]
By using a mask pattern formed by the exposure method of the present invention or a doping mask made of an insulating film formed using the mask pattern as a mask, impurity ions imparting conductivity are selectively added to form LDD. Form a region.
[0029]
In this specification, the surface of the substrate on which the TFT is manufactured is the front surface, and the surface facing the front surface is the back surface.
[0030]
In this specification, a substrate having a transmittance of 60% or more, preferably 80% or more, for light from a light source of an exposure apparatus is referred to as a light-transmitting substrate.
[0031]
Further, as a reflecting means, a substrate (reflecting plate) on which a reflectivity with respect to the wavelength of light from the light source of the exposure apparatus is 80% or more and a metal film such as an aluminum film or silver having high light reflectivity is formed. Can be used.
[0032]
In this specification, unless otherwise specified, “impurities” refer to elements belonging to
[0033]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
(Embodiment 1)
Hereinafter, an example of the embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIG.
[0034]
As shown in FIG. 6, the exposure apparatus of the present invention includes a stage on which a translucent substrate provided with a photosensitive thin film, a light source for exposing the photosensitive thin film, and a surface side of the translucent substrate. Reflection means. As the reflecting means 602, a substrate (reflecting plate) on which a reflective metal thin film is formed, a mirror, a light scattering plate, or the like is used and provided in parallel with the substrate surface. Note that the wraparound distance Y can be controlled by adjusting the distance X between the reflecting means and the photosensitive thin film surface within a range of 0.1 μm to 1000 μm.
[0035]
In the exposure method of the present invention, the light 601 from the light source that has passed through the photosensitive thin film is reflected and scattered by the reflecting means 602 provided on the surface side of the substrate, and selectively from the surface side of the substrate. To expose. By doing so, it is possible to form a mask with good controllability by allowing light to enter the
[0036]
The exposure method of the present invention will be briefly described.
[0037]
Here, in the case where the photosensitive resin formed above the
[0038]
First, light 601 from the light source exposes the photosensitive thin film from the back surface using the
[0039]
Thereafter, the exposed
[0040]
The
[0041]
The exposure method of the present invention can be applied without particular limitation when a mask is formed on the
[0042]
(Embodiment 2)
Hereinafter, an example of an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. Note that a manufacturing method using an N-channel TFT is described for simplicity.
[0043]
First, a substrate is prepared. As the
[0044]
Next, a base insulating film (hereinafter referred to as a base film) 101 is formed over the substrate, and heat treatment is performed. As the
[0045]
Next, a conductive film (gate wiring forming material layer) made of a non-transmissive conductive material is formed over the insulating
[0046]
As the conductive film, a conductive material or a semiconductor material such as tantalum (Ta), tantalum nitride (TaN), aluminum (Al), copper (Cu), niobium (Nb), hafnium (Hf), zirconium (Zr), A single metal layer composed of a layer mainly composed of titanium (Ti), chromium (Cr), tungsten (W), molybdenum (Mo), silicon (Si), or the like, or a stacked structure in which these are combined can be used. Typical examples of the laminated structure include a laminated structure of Ta / Al, Ti / Al, Cu / W, Al / W or W / Mo. Alternatively, a structure provided with a metal silicide (specifically, a structure in which conductive silicon such as Si x, Si / TiSix, Si / CoSix, or Si / MoSix is combined with metal silicide) may be used. . In addition, as a film thickness of an electrically conductive film, it can use in the range of 10-500 nm.
[0047]
Next, an insulating
[0048]
Next, a
[0049]
Next, a semiconductor film is stacked over the
[0050]
Next, the semiconductor film having an amorphous region is subjected to crystallization treatment, so that the
[0051]
The crystallization treatment of the present invention may be any known means, for example, crystallization treatment by irradiation with infrared light or ultraviolet light (hereinafter referred to as laser crystallization), laser crystallization using a catalytic element, thermal crystallization. Further, thermal crystallization using a catalyst element can be used. These crystallization treatments may be combined.
[0052]
In particular, laser crystallization is effective because it applies less stress to the substrate and can be processed in a short time. When ultraviolet light is used for the crystallization treatment, excimer laser light or strong light generated from an ultraviolet lamp may be used. When infrared light is used, infrared light or strong light generated from an infrared lamp may be used. The laser beam is linear (several millimeters × several tens of centimeters), rectangular or square using a pulsed laser using XeCl, ArF, KrF or the like as a laser gas, or a continuous wave laser such as an Ar laser. The beam can be formed and irradiated.
[0053]
Laser crystallization conditions (laser beam shape, laser beam wavelength, overlap rate, irradiation intensity, pulse width, repetition frequency, irradiation time, etc.) take into consideration the film thickness of the semiconductor film, the substrate temperature, etc. The practitioner may determine as appropriate. Also, depending on the laser crystallization conditions, the semiconductor film may be crystallized after passing through a molten state, or the semiconductor film may be crystallized in a solid state or an intermediate state between a solid phase and a liquid phase without melting. There is. Alternatively, a semiconductor film formation, an insulating film formation, and laser crystallization of the semiconductor film may be performed in the same chamber without exposure to the air.
[0054]
Further, thermal crystallization in which a catalyst element (nickel) for promoting crystallization is added is described in detail in JP-A Nos. 7-130652 and 9-312260. As the metal element that promotes crystallization, one or more elements selected from Fe, Co, Ni, Ru, Rh, Pd, Os, Ir, Pt, Cu, and Au are used. Further, Ge or Pb whose diffusion in the amorphous silicon film is substitutional diffusion can also be used.
[0055]
However, in laser crystallization using a catalytic element or thermal crystallization using a catalytic element, the semiconductor film is stacked after adding the catalytic element to the base film and then crystallizing the semiconductor film. Note that, when crystallization is performed using a catalyst element, the catalyst element remains at a high concentration in the semiconductor film. Therefore, a step of reducing the concentration of the catalyst element in the semiconductor film after the crystallization process, for example, a gettering process It is preferable to apply.
[0056]
Next, a mask pattern is formed using the patterning method of the present invention described below.
[0057]
First, the insulating
[0058]
Next, a photosensitive
[0059]
Next, the reflector 108 (distance X with respect to the photosensitive thin film surface X) is parallel to the substrate surface. 1 (X 1 = 0.1 to 1000 μm)) is used to perform exposure. In the exposure method of the present invention, the light from the light source that has passed through the photosensitive thin film is reflected and scattered by the reflecting
[0060]
That is, the first photosensitive
[0061]
Through the above steps, a pattern can be formed on the gate wiring by the self-alignment method.
[0062]
Next, a photosensitive thin film is formed using the same self-aligned method as the exposure from the back surface, and the exposure from the back surface is performed again. In the second exposure from the back surface, the distance X is smaller than the dimension of the gate wiring pattern and larger than the first photosensitive
[0063]
Next, an impurity imparting P-type or N-type conductivity is added at a high concentration using the second photosensitive thin film pattern and the insulating thin film pattern as a mask. Thus, a region to which an impurity imparting conductivity is selectively added becomes a source region or a drain region.
[0064]
Next, after removing the second photosensitive thin film pattern, an impurity imparting a P-type or N-type conductivity is added at a low concentration using the insulating thin film pattern as a mask. Thus, a low concentration impurity region (LDD region) is formed between the high concentration impurity region (source region / drain region) and the channel formation region.
[0065]
Therefore, the dimension of the channel formation region is determined by the first photosensitive thin film pattern, and the dimension of the LDD region is determined by the second photosensitive thin film pattern. Since the photosensitive thin film pattern formed by the patterning method of the present invention is formed only on the gate wiring, the LDD region and the gate electrode overlap with each other (so-called GOLD structure). Therefore, the deterioration of the on-current of the TFT is suppressed and the reliability is improved.
[0066]
Further, an offset region can be formed instead of the LDD region. Further, the LDD region and the offset region can be formed by performing patterning by the patterning method of the present invention a plurality of times. In addition, by appropriately performing patterning and impurity addition by the patterning method of the present invention a plurality of times, at least three types of impurity regions containing the same impurity at different concentrations can be formed in addition to the channel formation region.
[0067]
Further, it can be used in combination with a patterning method using a known photomask or a known patterning method by exposure from the back surface.
[0068]
Although an example in which the LDD region of the bottom gate type TFT is formed is shown here, there is no particular limitation as long as the mask is patterned on a pattern made of a non-transparent material. Can also be applied to planar structures). For example, the present invention can also be applied to patterning an insulating film having a pattern made of a non-permeable material in the lower layer and patterning an active layer.
[0069]
Further, by using the apparatus of the present invention, backside exposure can be performed even with fine wiring.
[0070]
The present invention having the above-described configuration will be described in more detail with the following examples.
[0071]
【Example】
Examples of the present invention will be described below, but it is needless to say that the present invention is not particularly limited to these examples.
[0072]
[Embodiment 1] In this embodiment, an example in which a CMOS circuit constituting a part of a peripheral driver circuit and a pixel TFT constituting a part of a pixel circuit portion are manufactured on the same substrate using the present invention will be described. To do. The semiconductor device and the manufacturing method thereof according to the present invention will be briefly described below with reference to FIGS. Note that for simplification, in this embodiment, a manufacturing method is described in detail using an N-channel TFT.
[0073]
First, a light-transmitting
[0074]
Next, a conductive film is formed over the
[0075]
Next, a
[0076]
Next, a semiconductor film is formed over the
[0077]
Next, the semiconductor film made of an amorphous silicon film is crystallized. In this embodiment, the
[0078]
Next, an insulating
[0079]
Next, a first photosensitive
[0080]
Next, the reflecting plate 108 (distance X with the surface of the first photosensitive thin film is parallel to the substrate surface) 1 ) Was used to perform a first back exposure (here, an exposure light amount of 10 mW) of the self-alignment method. (FIG. 1C) In this embodiment, the distance X between the surface of the first photosensitive thin film shown in FIG. 1 = 1.0 μm thick Kapton tape is sandwiched between the
[0081]
Next, using the
[0082]
Next, the
[0083]
Next, a second photosensitive
[0084]
Next, an impurity imparting N-type conductivity is added at a high concentration using the
[0085]
Thereafter, the
[0086]
Next, an impurity imparting an N-type conductivity is added through the thin
[0087]
In this embodiment, phosphorus element is used as an impurity imparting N-type conductivity, and the phosphorus concentration in the low
[0088]
Thereafter, thermal annealing or laser annealing is performed to activate the impurity imparting N-type conductivity. In this example, activation by laser light was performed. Thereafter, the
[0089]
In this embodiment, a method for manufacturing an N-channel TFT is illustrated. However, when a P-channel TFT is manufactured, boron that imparts P-type instead of impurity ions that impart N-type in the impurity addition step is used. Ions may be added. The present invention can also be applied to a CMOS circuit formed by complementary combination of an N-channel TFT and a P-channel TFT or a pixel TFT formed by an N-channel TFT.
[0090]
An example of a structure of a semiconductor device provided with a semiconductor circuit including a semiconductor element (TFT) by using the manufacturing method of this embodiment will be described with reference to FIGS. Note that a semiconductor device according to the present invention includes a peripheral drive circuit section and a pixel circuit section on the same substrate. In the present embodiment, for ease of illustration, a CMOS circuit that forms part of the peripheral drive circuit unit and a pixel TFT (N-channel TFT) that forms part of the pixel circuit unit are shown on the same substrate. ing.
[0091]
5 (A) and 5 (B) are views corresponding to the top view of FIG. 4, and in FIGS. 5 (A) and 5 (B), the portion cut along the dotted line AA ′ is 4 corresponds to the cross-sectional structure of the pixel circuit, and a portion cut along a dotted line BB ′ corresponds to the cross-sectional structure of the CMOS circuit of FIG. Also, the reference numerals used in FIGS. 4 and 5 are the same as those in FIGS.
[0092]
In FIG. 4, any TFT (thin film transistor) is formed on the
[0093]
On the other hand, an N-channel TFT has a high concentration impurity region (n + Type regions) 118 and 119 (source region or drain region), a
[0094]
The N-channel TFT formed in the pixel circuit has the same structure as the N-channel TFT of the CMOS circuit up to the portion where the first
[0095]
In this embodiment, a transmissive LCD is manufactured as an example, but is not particularly limited. For example, a reflective LCD can be manufactured by using a reflective metal material as a material for the pixel electrode and appropriately changing the patterning of the pixel electrode or adding / deleting some processes as appropriate.
[0096]
In this embodiment, the gate wiring of the pixel TFT of the pixel circuit has a double gate structure, but a multi-gate structure such as a triple gate structure may be used in order to reduce variation in off current. Further, a single gate structure may be used in order to improve the aperture ratio.
[0097]
[Example 2] In Example 1, the back exposure method using a reflector is performed twice, the dimension of the channel formation region is determined by the first resist
[0098]
In this example, after obtaining the state shown in FIG. 2A in accordance with Example 1, exposure from the known back surface is performed, and a pattern made of a second photosensitive thin film having the same shape as the gate wiring is formed. Formed. The dimension of the LDD region was determined by the pattern made of the second photosensitive thin film. The subsequent steps were in accordance with Example 1 to complete the semiconductor device. Since the known exposure method from the back surface is also a self-alignment method, the number of photomasks used can be reduced as in the first embodiment.
[0099]
In the present embodiment, the first resist
[0100]
Example 3 In this example, an example in which a photosensitive thin film material different from that in Example 1 is used in FIG. 1B will be described. Since this embodiment is the same as
[0101]
In this example, a positive resist material (manufactured by Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd., THMR3300LD) having a higher resolution than that of the photoresist material of Example 1 (manufactured by Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd., TSMR 8900) was used. By carrying out like this, it was able to expose very accurately and a pattern made of a photosensitive thin film could be formed. By increasing the accuracy of the pattern made of the photosensitive thin film, the shape of the channel formation region can be formed accurately, so that variation in electrical characteristics between TFTs can be reduced.
[0102]
The subsequent steps were in accordance with Example 1 to complete the semiconductor device shown in FIG.
[0103]
In addition, the present Example can be easily combined with Example 1 and Example 2, and the combination is free.
[0104]
[Embodiment 4] In
[0105]
In this example, after obtaining the state shown in FIG. 3 (B) according to Example 1, a pattern made of a third photosensitive thin film was further formed by the backside exposure method of the present invention or a known method, Impurity doping was performed to form at least three types of impurity regions containing the same impurity at different concentrations in addition to the channel formation region. However, the pattern made of the third photosensitive thin film has a shape larger than the first resist pattern and smaller than the second resist pattern. The subsequent steps were in accordance with Example 1 to complete the semiconductor device.
[0106]
Note that it is preferable to form in multiple stages so that the impurity concentration increases from the channel formation region to the source region (or drain region). By doing so, the electric field relaxation effect is increased and hot carrier resistance is increased. In the semiconductor device formed using this embodiment, since the TFT has excellent reliability, the reliability of the entire semiconductor device is greatly improved.
[0107]
In addition, the present Example can be easily combined with Examples 1 to 3, and the combination is free.
[0108]
[Embodiment 5] In this embodiment, a first mask for forming a channel protective film is patterned using the backside exposure method of the present invention, and a second mask used for forming a source region and a drain region. An example using a normal exposure method (using a photomask) is shown below.
[0109]
In particular, in the bottom gate TFT, the boundary between the LDD region and the channel formation region is located above the gate wiring and at some distance from the end of the gate wiring (for example, the size of the TFT is L / W = 8/8). In some cases, if formed at a position approximately 1 μm away), deterioration of the on-current value (drain current that flows when the TFT is turned on) due to hot carriers can be prevented, so the first exposure using the backside exposure apparatus of the present invention. It is suitable to form a mask.
[0110]
Further, the boundary between the LDD region and the source region (or drain region) is a region other than the region above the gate wiring and a position away from the end of the gate wiring to some extent (for example, the size of the TFT is L / W = 8/8). In this case, since the leakage current of the TFT can be reduced by forming it at a position about 1 μm apart, it is suitable to form the second mask using a known backside exposure method using a photomask.
[0111]
The present embodiment will be described with reference to FIGS. Here, a method for simultaneously manufacturing a pixel TFT in the display region and a TFT in a driver circuit provided in the periphery of the display region will be described in detail according to the process.
[0112]
(Formation of gate electrode, gate insulating film, crystalline semiconductor film: FIG. 7A)
In FIG. 7A, a low alkali glass substrate or a quartz substrate can be used as the
[0113]
The gate insulating film 706 is a material containing silicon oxide or silicon nitride as a component, and is formed with a thickness of 10 to 200 nm, preferably 50 to 150 nm. For example, plasma CVD method, SiH Four , NH Three , N 2 A silicon nitride film 706a made from a raw material of 50 nm, SiH Four And N 2 A silicon
[0114]
Next, a crystalline semiconductor film serving as an active layer of the TFT was formed. Silicon was used as the material of the crystalline semiconductor film. First, an amorphous silicon film having a thickness of 20 to 150 nm was formed in close contact with the gate insulating film 706 by a known film formation method such as a plasma CVD method or a sputtering method. There is no limitation on the conditions for forming the amorphous silicon film, but oxygen and nitrogen impurity elements contained in the film are 5 × 10 5. 18 cm -3 It is desirable to reduce it to the following. Further, since the gate insulating film and the amorphous silicon film can be formed by the same film formation method, they may be formed continuously. After the gate insulating film is formed, it is possible to prevent the surface from being contaminated by not exposing it to the air atmosphere, and it is possible to reduce variations in characteristics and threshold voltage of a TFT to be manufactured. Then, a
[0115]
In the region of the
[0116]
(Mask formation (backside exposure): FIG. 7B)
Next, in order to form a low-concentration impurity region which becomes an LDD region of the n-channel TFT, a mask for adding an impurity element imparting n-type was formed. First, a
[0117]
(N - Region formation: FIG. 7C)
Using the resist masks 709 to 712 obtained by the backside exposure apparatus of the present invention as a mask, an impurity element that imparts n-type to the crystalline silicon film under the
[0118]
(Channel protection film formation: FIG. 8A)
Next, the
[0119]
(N + Region formation: FIG. 8B)
Next, in the n-channel TFT, a step of forming a high concentration impurity region functioning as a source region or a drain region was performed. Here, resist
[0120]
(P + Region formation: FIG. 8C)
Next, a step of adding an impurity element imparting p-type conductivity was performed in order to form high-concentration impurity regions serving as a source region and a drain region of the p-channel TFT of the driver circuit. In the semiconductor technical field, boron (B), aluminum (Al), gallium (Ga), etc. are applied from the
[0121]
As shown in FIGS. 7B to 8A, since phosphorus (P) is added to the
[0122]
(Formation of protective insulating film, activation process, hydrogenation process: FIG. 9A)
After each impurity element is selectively added to the crystalline silicon film, the crystalline silicon film is etched to be divided into islands, and a protective
[0123]
Thereafter, a heat treatment process was performed to activate the impurity element imparting n-type or p-type added at each concentration. This step can be performed by a furnace annealing method, a laser annealing method, a rapid thermal annealing method (RTA method), or the like. Further, a process of hydrogenating the active layer was performed by performing heat treatment at 300 to 450 ° C. for 1 to 12 hours in an atmosphere containing 3 to 100% hydrogen. This step is a step of terminating dangling bonds in the active layer with thermally excited hydrogen. As another means of hydrogenation, plasma hydrogenation (using hydrogen excited by plasma) may be performed.
[0124]
When the
[0125]
(Formation of interlayer insulating film, formation of source / drain wiring, formation of passivation film, formation of pixel electrode: FIG. 9B)
After the activation step, an
[0126]
The protective
[0127]
Next, a
[0128]
Thereafter, a second
[0129]
Through the above steps, the pixel TFT in the display area and the TFT of the drive circuit provided around the display area can be formed on the same substrate. In the driver circuit, an n-channel TFT 768 and a p-channel TFT 767 are formed, and a logic circuit based on a CMOS circuit can be formed. The pixel TFT 769 is an n-channel TFT, and a storage capacitor 770 is connected to the pixel TFT 769 from a
[0130]
In addition, a combination with Examples 1-4 is easy for a present Example, The combination method is free.
[0131]
[Embodiment 6] In this embodiment, a process of manufacturing an active matrix liquid crystal display device from a substrate on which a pixel TFT and a drive circuit are formed will be described. As shown in FIG. 10, an
[0132]
In addition, a combination with Example 1-5 is easy for a present Example, The combination method is free.
[0133]
Embodiment 7 In this embodiment, an example of a liquid crystal display device manufactured according to the present invention is shown in FIG.
[0134]
11, 800 is a substrate having an insulating surface (plastic substrate provided with a silicon oxide film), 801 is a pixel circuit, 802 is a scanning line driver circuit, 803 is a signal line driver circuit, 830 is a counter substrate, 810 is FPC (flexible) 820 is a logic circuit. As the
[0135]
Further, in this embodiment, the liquid crystal display device is described as an example, but the present invention is applied to an EL (electroluminescence) display device and an EC (electrochromic) display device as long as it is an active matrix display device. It goes without saying that it is also possible to do.
[0136]
Further, the liquid crystal display device that can be manufactured using the present invention does not matter whether it is a transmissive type or a reflective type. It is up to the practitioner to choose either. Thus, the present invention can be applied to any active matrix type electro-optical device (semiconductor device).
[0137]
Note that when manufacturing the semiconductor device shown in this embodiment, any of the configurations of
[0138]
[Embodiment 8] The present invention can be applied to all conventional IC technologies. That is, it can be applied to all semiconductor circuits currently on the market. For example, the present invention may be applied to a microprocessor such as a RISC processor or an ASIC processor integrated on one chip, and is represented by a liquid crystal driver circuit (D / A converter, γ correction circuit, signal dividing circuit, etc.). The present invention may be applied to a signal processing circuit and a high-frequency circuit for a portable device (mobile phone, PHS, mobile computer).
[0139]
A semiconductor circuit such as a microprocessor is mounted on various electronic devices and functions as a central circuit. Typical electronic devices include personal computers, portable information terminal devices, and all other home appliances. Further, a computer for controlling a vehicle (such as an automobile or a train) may be used. The present invention is applicable to such a semiconductor device.
[0140]
Note that when manufacturing the semiconductor device shown in this embodiment, any of the configurations of
[0141]
Example 9
A TFT formed by implementing the present invention can be used in various electro-optical devices. That is, the present invention can be implemented in all electronic devices in which these electro-optical devices are incorporated as display units.
[0142]
Examples of such an electronic device include a video camera, a digital camera, a head mounted display (goggles type display), a wearable display, a car navigation system, a personal computer, a personal digital assistant (mobile computer, mobile phone, electronic book, etc.), and the like. . An example of them is shown in FIG.
[0143]
FIG. 12A illustrates a personal computer, which includes a main body 2001, an image input portion 2002, a display portion 2003, and a
[0144]
FIG. 12B illustrates a video camera, which includes a main body 2101, a display portion 2102, an
[0145]
FIG. 12C illustrates a mobile computer, which includes a main body 2201, a
[0146]
FIG. 12D illustrates a goggle type display which includes a
[0147]
FIG. 12E shows a player using a recording medium (hereinafter referred to as a recording medium) on which a program is recorded. The player includes a main body 2401, a
[0148]
FIG. 12F illustrates a digital camera, which includes a main body 2501, a
[0149]
As described above, the application range of the present invention is extremely wide and can be applied to electronic devices in various fields. Moreover, the electronic apparatus of a present Example is realizable even if it uses the structure which consists of what combination of Examples 1-8.
[0150]
[Example 10]
A TFT formed by implementing the present invention can be used in various electro-optical devices. That is, the present invention can be implemented in all electronic devices in which these electro-optical devices are incorporated as display units.
[0151]
Examples of such an electronic device include a projector (rear type or front type). An example of them is shown in FIG.
[0152]
FIG. 13A illustrates a front type projector, which includes a
[0153]
FIG. 13B illustrates a rear projector, which includes a main body 2701, a
[0154]
FIG. 13C is a diagram showing an example of the structure of the
[0155]
FIG. 13D illustrates an example of the structure of the light source optical system 2801 in FIG. In this embodiment, the light source optical system 2801 includes a reflector 2811, a light source 2812, lens arrays 2813 and 2814, a polarization conversion element 2815, and a condenser lens 2816. Note that the light source optical system illustrated in FIG. 13D is an example and is not particularly limited. For example, the practitioner may appropriately provide an optical system such as an optical lens, a film having a polarization function, a film for adjusting a phase difference, or an IR film in the light source optical system.
[0156]
As described above, the application range of the present invention is extremely wide and can be applied to electronic devices in various fields. Moreover, the electronic apparatus of a present Example is realizable even if it uses the structure which consists of what combination of Examples 1-8.
[0157]
[Example 11]
In this example, an example in which an EL (electroluminescence) display device is manufactured using the present invention will be described.
[0158]
FIG. 15A is a top view of an EL display device manufactured using the present invention. In FIG. 15A,
[0159]
At this time, a
[0160]
FIG. 15B shows a cross-sectional structure of the EL display device of this embodiment. A driver circuit TFT (here, an n-channel TFT and a p-channel TFT are combined on a
[0161]
The present invention can be used for manufacturing the
[0162]
When the
[0163]
Next, an
[0164]
In this embodiment, the EL layer is formed by vapor deposition using a shadow mask. Color display is possible by forming a light emitting layer (a red light emitting layer, a green light emitting layer, and a blue light emitting layer) capable of emitting light having different wavelengths for each pixel using a shadow mask. In addition, there are a method in which a color conversion layer (CCM) and a color filter are combined, and a method in which a white light emitting layer and a color filter are combined, but either method may be used. Needless to say, an EL display device emitting monochromatic light can also be used.
[0165]
After the
[0166]
In this embodiment, a stacked structure of a LiF (lithium fluoride) film and an Al (aluminum) film is used as the
[0167]
In order to electrically connect the
[0168]
A
[0169]
Further, a sealing material is provided inside the
[0170]
At this time, the
[0171]
In addition, a spacer may be included in the
[0172]
In the case where a spacer is provided, the
[0173]
As the
[0174]
However, the
[0175]
The
[0176]
[Example 12]
In this embodiment, an example of manufacturing an EL display device having a different form from that of
[0177]
FIG. 16A is a top view of the EL display device of this embodiment, and FIG. 16B shows a cross-sectional view taken along line AA ′ of FIG.
[0178]
In accordance with Example 11, a
[0179]
Further, a
[0180]
In addition, a spacer may be included in the
[0181]
In the case where a spacer is provided, the
[0182]
As the
[0183]
However, the
[0184]
Next, after the
[0185]
The
[0186]
[Example 13]
In this embodiment, a more detailed cross-sectional structure of a pixel portion of an EL display panel is shown in FIG. 17, a top structure is shown in FIG. 18A, and a circuit diagram is shown in FIG. In FIG. 17, FIG. 18 (A) and FIG. 18 (B), common reference numerals are used so that they may be referred to each other.
[0187]
In FIG. 17, a switching
[0188]
The
[0189]
At this time, it is very important that the
[0190]
In this embodiment, the
[0191]
As shown in FIG. 18A, the wiring that becomes the
[0192]
A
[0193]
[0194]
A
[0195]
There are various types of PPV organic EL materials such as “H. Shenk, H. Becker, O. Gelsen, E. Kluge, W. Kreuder, and H. Spreitzer,“ Polymers for Light Emitting ”. Materials such as those described in “Diodes”, Euro Display, Proceedings, 1999, p. 33-37 ”and Japanese Patent Laid-Open No. 10-92576 may be used.
[0196]
As specific light-emitting layers, cyanopolyphenylene vinylene may be used for a light-emitting layer that emits red light, polyphenylene vinylene may be used for a light-emitting layer that emits green light, and polyphenylene vinylene or polyalkylphenylene may be used for a light-emitting layer that emits blue light. The film thickness may be 30 to 150 nm (preferably 40 to 100 nm).
[0197]
However, the above example is an example of an organic EL material that can be used as a light emitting layer, and is not necessarily limited to this. An EL layer (a layer for emitting light and moving carriers therefor) may be formed by freely combining a light-emitting layer, a charge transport layer, or a charge injection layer.
[0198]
For example, in this embodiment, an example in which a polymer material is used as the light emitting layer is shown, but a low molecular weight organic EL material may be used. It is also possible to use an inorganic material such as silicon carbide for the charge transport layer or the charge injection layer. As these organic EL materials and inorganic materials, known materials can be used.
[0199]
In this embodiment, the EL layer has a laminated structure in which a
[0200]
When the
[0201]
By the way, in the present embodiment, a
[0202]
As described above, the EL display panel of the present invention has a pixel portion composed of pixels having a structure as shown in FIG. 17, and includes a switching TFT having a sufficiently low off-current value and a current control TFT resistant to hot carrier injection. Have. Therefore, an EL display panel having high reliability and capable of displaying a good image can be obtained.
[0203]
In addition, the structure of a present Example can be implemented in combination freely with the structure of Examples 1-5. In addition, it is effective to use the EL display panel of this embodiment as the display unit of the electronic devices of
[0204]
Example 14
In this embodiment, a structure in which the structure of the
[0205]
In FIG. 17, a
[0206]
In this embodiment, a transparent conductive film is used as the pixel electrode (anode) 50. Specifically, a conductive film made of a compound of indium oxide and zinc oxide is used. Of course, a conductive film made of a compound of indium oxide and tin oxide may be used.
[0207]
Then, after
[0208]
In the case of the present embodiment, the light generated in the
[0209]
In addition, the structure of a present Example can be implemented in combination freely with the structure of Examples 1-5. In addition, it is effective to use the EL display panel of this embodiment as the display unit of the electronic devices of
[0210]
Example 15
In this embodiment, an example in which the pixel has a structure different from the circuit diagram shown in FIG. 18B is shown in FIGS. In this embodiment, 3801 is a source wiring of the switching
[0211]
FIG. 20A shows an example in which the
[0212]
FIG. 20B illustrates an example in which the
[0213]
20C, the
[0214]
In addition, the structure of a present Example can be implemented in combination freely with the structure of Example 1-5, 11 or 12. In addition, it is effective to use the EL display panel having the pixel structure of this embodiment as the display portion of the electronic devices of
[0215]
[Example 16]
18A and 18B shown in
[0216]
Since the capacitance of the parasitic capacitance varies depending on the area where the gate electrode and the LDD region overlap, the capacitance of the parasitic capacitance is determined by the length of the LDD region included in the overlapping region.
[0217]
Similarly, the
[0218]
In addition, the structure of a present Example can be implemented in combination freely with the structure of Examples 1-5, 11-15. In addition, it is effective to use the EL display panel having the pixel structure of this embodiment as the display portion of the electronic devices of
[0219]
【The invention's effect】
By utilizing the present invention, a pattern can be formed by a self-alignment method without using an exposure apparatus using a photomask. Therefore, variation due to alignment of the photomask does not occur, and variation in TFT characteristics can be reduced. In particular, by using the self-aligned pattern forming method of the present invention as a method for manufacturing a bottom gate TFT, an LDD region or an offset region having a desired dimension can be formed on the gate wiring.
[0220]
Further, by utilizing the present invention, since light can be circulated in a short time, a pattern can be formed on the inner side above the wiring even if the wiring is fine.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing an example of a manufacturing process of the present invention (Example 1)
FIG. 2 is a diagram showing an example of a manufacturing process of the present invention (Example 1)
FIG. 3 is a diagram showing an example of a manufacturing process of the present invention (Example 1).
FIG. 4 is a sectional structural view showing an example of the configuration of the present invention (Example 1).
FIG. 5 is a top view showing an example of the configuration of the present invention (Example 1).
FIG. 6 shows an exposure apparatus according to the present invention.
FIG. 7 is a diagram showing an example of a manufacturing process of the present invention (Example 5).
FIG. 8 is a diagram showing an example of a manufacturing process of the present invention (Example 5).
FIG. 9 is a diagram showing an example of a manufacturing process of the present invention (Example 5).
FIG. 10 is a diagram showing a cross-sectional structure of a liquid crystal display device (Example 6).
FIG. 11 shows an active matrix display device (Example 7)
FIG. 12 is a diagram illustrating an example of an electronic device (Example 9)
FIG. 13 is a diagram illustrating an example of an electronic device (Example 10)
FIG. 14 shows an example of a conventional manufacturing process.
FIG 15 illustrates an EL display device. Example 11
FIG 16 illustrates an EL display device. Example 12
FIG 17 illustrates an EL display device. (Example 13)
FIG 18 illustrates an EL display device. (Example 13)
FIG 19 illustrates an EL display device. (Example 14)
FIG. 20 illustrates an EL display device. (Example 15)
[Explanation of symbols]
100 substrates
101 Base film
102 Gate wiring
103 Protective film
104 Gate insulation film
105 Semiconductor film
106 Insulating thin film
107 Photosensitive thin film
108 reflector
109 First resist pattern
110 Mask pattern
111 Photosensitive thin film
112 Second resist pattern
113 High concentration impurity region
115 channel formation region
116, 117 LDD region
118 Source region
119 drain region
120 Interlayer insulation film
121, 122 wiring
Claims (8)
前記パターン上に感光性薄膜を形成し、
前記感光性薄膜を透過した光源からの光を前記基板の表面側に設けられた反射手段によって反射または散乱させ、前記基板の表面側から照射して前記感光性薄膜を露光し、
前記露光された感光性薄膜を現像することを特徴とする半導体装置の作製方法。 Forming a pattern of non-translucent thin film material on a transparent substrate,
Forming a photosensitive thin film on the pattern;
The light from the light source that has passed through the photosensitive thin film is reflected or scattered by the reflecting means provided on the surface side of the substrate, and the photosensitive thin film is exposed by irradiating from the surface side of the substrate,
The method for manufacturing a semiconductor device comprising the Turkey to developing the exposed photosensitive film.
前記パターン上に感光性薄膜を形成し、
前記パターンをマスクとして光源からの光を前記基板の裏面側から照射して前記感光性薄膜を露光し、且つ、前記感光性薄膜を透過した前記光源からの光を前記基板の表面側に設けられた反射手段によって反射または散乱させ、前記基板の表面側から照射して前記感光性薄膜を露光し、
前記露光された感光性薄膜を現像することを特徴とする半導体装置の作製方法。 Forming a pattern of non-translucent thin film material on a transparent substrate,
Forming a photosensitive thin film on the pattern;
Using the pattern as a mask, light from a light source is irradiated from the back side of the substrate to expose the photosensitive thin film, and light from the light source that has passed through the photosensitive thin film is provided on the surface side of the substrate. is reflected or scattered by the reflecting means is, by irradiating the surface of the substrate by exposing the photosensitive film,
The method for manufacturing a semiconductor device comprising the Turkey to developing the exposed photosensitive film.
前記ゲート配線上にゲート絶縁膜を形成し、
前記ゲート絶縁膜上に半導体膜を形成し、
前記半導体膜上に感光性薄膜を形成し、
前記ゲート配線をマスクとして光源からの光を前記基板の裏面側から照射して前記感光性薄膜を露光し、且つ、前記感光性薄膜を透過した前記光源からの光を前記基板の表面側に設けられた反射手段によって反射または散乱させ、前記基板の表面側から照射して前記感光性薄膜を露光し、
前記露光された部分を除去して感光性薄膜からなるパターンを形成し、
前記感光性薄膜からなるパターンをマスクとして前記半導体膜に導電型を付与する不純物を添加することを特徴とする半導体装置の作製方法。Form a gate wiring on the translucent substrate,
Forming a gate insulating film on the gate wiring;
Forming a semiconductor film on the gate insulating film;
Forming a photosensitive thin film on the semiconductor film;
Using the gate wiring as a mask, light from a light source is irradiated from the back side of the substrate to expose the photosensitive thin film, and light from the light source that has passed through the photosensitive thin film is provided on the surface side of the substrate. is is reflected or scattered by the reflection means and, exposing the photosensitive film by irradiating the surface of the substrate,
Removing the exposed portion to form a pattern consisting of a photosensitive thin film;
The method for manufacturing a semiconductor device comprising a benzalkonium be added with an impurity which imparts the semiconductor film conductivity type a pattern of the photosensitive film as a mask.
前記ゲート配線上にゲート絶縁膜を形成し、
前記ゲート絶縁膜上に半導体膜を形成し、
前記半導体膜上に絶縁性薄膜を形成し、
前記絶縁性薄膜上に感光性薄膜を形成し、
前記ゲート配線をマスクとして光源からの光を前記基板の裏面側から照射して前記感光性薄膜を露光し、且つ、前記感光性薄膜を透過した前記光源からの光を前記基板の表面側に設けられた反射手段によって反射または散乱させ、前記基板の表面側から照射して前記感光性薄膜を露光し、
前記露光された部分を除去して感光性薄膜からなるパターンを形成し、
前記パターンをマスクとして前記絶縁性薄膜を選択的に除去し、前記絶縁性薄膜からなるパターンを形成し、
前記感光性薄膜からなるパターンを除去し、
前記絶縁性薄膜からなるパターンをマスクとして前記半導体膜に導電型を付与する不純物を添加することを特徴とする半導体装置の作製方法。Form a gate wiring on the translucent substrate,
Forming a gate insulating film on the gate wiring;
Forming a semiconductor film on the gate insulating film;
Forming an insulating thin film on the semiconductor film;
Forming a photosensitive thin film on the insulating thin film;
Using the gate wiring as a mask, light from a light source is irradiated from the back side of the substrate to expose the photosensitive thin film, and light from the light source that has passed through the photosensitive thin film is provided on the surface side of the substrate. is is reflected or scattered by the reflection means and, exposing the photosensitive film by irradiating the surface of the substrate,
Removing the exposed portion to form a pattern consisting of a photosensitive thin film;
Selectively removing the insulating thin film using the pattern as a mask, forming a pattern comprising the insulating thin film;
Removing the pattern made of the photosensitive thin film,
The method for manufacturing a semiconductor device comprising a benzalkonium be added with an impurity which imparts the semiconductor film conductivity type a pattern of the insulating film as a mask.
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