JP4713200B2 - Semiconductor device and manufacturing method thereof - Google Patents

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Description

本発明は絶縁表面を有する基板上に薄膜トランジスタを有する回路を備えた半導体装置、及びその作製方法に関するものである   The present invention relates to a semiconductor device including a circuit having a thin film transistor over a substrate having an insulating surface, and a manufacturing method thereof.

能動素子を配列して画素部を構成した表示装置はアクティブマトリクス型表示装置と呼ばれ、液晶表示装置やエレクトロルミネッセンス(以下、ELともいう)表示装置等が開発されている。能動素子には絶縁ゲート型のトランジスタが用いられ、好適には薄膜トランジスタ(以下、TFTともいう)が用いられている。TFTはガラスなどの基板上に気相成長法等により半導体膜を形成し、その半導体膜でチャネル形成領域やソース領域、ドレイン領域などを形成している。その半導体膜にはシリコンやシリコンゲルマニウムなどシリコンを主成分とする材料が好適に用いられている。半導体膜は非晶質半導体膜及び結晶質半導体膜とに分類することができる。   A display device in which a pixel portion is formed by arranging active elements is called an active matrix display device, and a liquid crystal display device, an electroluminescence (hereinafter, also referred to as EL) display device, and the like have been developed. As the active element, an insulated gate transistor is used, and a thin film transistor (hereinafter also referred to as TFT) is preferably used. In a TFT, a semiconductor film is formed on a substrate such as glass by a vapor deposition method or the like, and a channel formation region, a source region, a drain region, or the like is formed using the semiconductor film. For the semiconductor film, a material mainly containing silicon such as silicon or silicon germanium is preferably used. Semiconductor films can be classified into amorphous semiconductor films and crystalline semiconductor films.

非晶質半導体膜で活性層を形成したTFTは、非晶質構造に起因する電子物性的要因から、10cm2/V・sec以上の電界効果移動度を得ることは殆ど不可能であった。そのため、アクティブマトリクス型の液晶表示装置では、画素部において液晶を駆動するためのスイッチング素子(以下、画素TFTともいう)として使用することはできても、画像表示を行うための駆動回路を形成することは不可能である。従って、駆動回路はTAB(Tape automated bonding)方式やCOG(Chip on Glass)方式を使ってドライバICなどを実装する技術が用いられている。 In a TFT in which an active layer is formed of an amorphous semiconductor film, it is almost impossible to obtain a field effect mobility of 10 cm 2 / V · sec or more due to electronic physical factors due to the amorphous structure. Therefore, in an active matrix liquid crystal display device, a driving circuit for displaying an image can be formed even though it can be used as a switching element (hereinafter also referred to as a pixel TFT) for driving a liquid crystal in a pixel portion. It is impossible. Therefore, a technology for mounting a driver IC or the like using a TAB (Tape automated bonding) method or a COG (Chip on Glass) method is used for the drive circuit.

一方、結晶質半導体膜を活性層としたTFTでは、高い電界効果移動度が得られることから各種の機能回路を形成して駆動させることができ同一のガラス基板上に画素TFTの他に駆動回路においてシフトレジスタ回路、レベルシフタ回路、バッファ回路、サンプリング回路などを実現することが可能となった。駆動回路はnチャネル型TFTとpチャネル型TFTとからなるCMOS回路を基本として形成されている。このような駆動回路の実装技術が根拠となり、液晶表示装置やEL表示装置において軽量化及び薄型化を推進するためには、画素部の他に駆動回路を同一基板に一体形成できる結晶質半導体膜を活性層とするTFTが適していると考えられている。   On the other hand, in a TFT having a crystalline semiconductor film as an active layer, high field-effect mobility can be obtained, so that various functional circuits can be formed and driven, in addition to the pixel TFT on the same glass substrate. It is possible to realize a shift register circuit, a level shifter circuit, a buffer circuit, a sampling circuit, and the like. The drive circuit is formed on the basis of a CMOS circuit composed of an n-channel TFT and a p-channel TFT. In order to promote weight reduction and thinning in liquid crystal display devices and EL display devices based on the mounting technology of such a drive circuit, a crystalline semiconductor film in which a drive circuit can be integrally formed on the same substrate in addition to a pixel portion It is considered that a TFT having an active layer is suitable.

上述したように、同一基板上に画素部と駆動回路を同時形成するには、各種回路の機能に対応したTFTを形成する必要がある。というのも、画素TFTと駆動回路のTFTとでは動作条件が必ずしも同一ではなく、TFTに要求される特性も異なっているからである。nチャネル型TFTで構成される画素TFTは、スイッチング素子として液晶に電圧を印加して駆動させている。液晶は交流で駆動しているためフレーム反転駆動と呼ばれる方式が多く採用されている。画素TFTは1フレーム期間の間、液晶層に蓄積した電荷を保持するためにオフ電流値を十分低くすることが要求されている。一方、駆動回路のバッファ回路などには高い駆動電圧が印加されるため、高電圧が印加されても壊れないように耐圧を高めておく必要がある。また、オン電流駆動能力を高めるためにオン電流値を十分確保する必要がある。   As described above, in order to simultaneously form the pixel portion and the driving circuit on the same substrate, it is necessary to form TFTs corresponding to the functions of various circuits. This is because the operating conditions are not necessarily the same between the pixel TFT and the TFT of the driving circuit, and the characteristics required for the TFT are also different. A pixel TFT composed of an n-channel TFT is driven by applying a voltage to a liquid crystal as a switching element. Since the liquid crystal is driven by alternating current, a method called frame inversion driving is often employed. The pixel TFT is required to have a sufficiently low off-current value in order to hold the charge accumulated in the liquid crystal layer during one frame period. On the other hand, since a high drive voltage is applied to the buffer circuit of the drive circuit and the like, it is necessary to increase the breakdown voltage so as not to break even when a high voltage is applied. Further, it is necessary to secure a sufficient on-current value in order to increase the on-current driving capability.

オフ電流値を低減するためのTFTの構造として、低濃度ドレイン領域(以下、LDD領域ともいう)を設けた構造がある。この構造はチャネル形成領域と、高濃度に不純物元素が添加されたソース領域及びドレイン領域とのそれぞれの間に低濃度に不純物元素を添加した領域が設けられている。また、ホットキャリアによるオン電流値の劣化を防ぐための手段として、LDD領域をゲート絶縁膜を介してゲート電極と重ねて配置させたいわゆるGOLD(Gate−drain Overlapped LDD)構造がある。このような構造とすることで、ドレイン近傍の高電界が緩和されて、ホットキャリアによるオン電流値の低下を低減することができる。なお、LDD領域がゲート絶縁膜を介してゲート電極と重なって配置していない領域をLoff領域、重なって配置している領域をLov領域ともいう。   As a structure of a TFT for reducing the off-current value, there is a structure in which a low concentration drain region (hereinafter also referred to as an LDD region) is provided. In this structure, a region to which an impurity element is added at a low concentration is provided between a channel formation region and a source region and a drain region to which an impurity element is added at a high concentration. As a means for preventing the deterioration of the on-current value due to hot carriers, there is a so-called GOLD (Gate-drain Overlapped LDD) structure in which an LDD region is disposed so as to overlap with a gate electrode through a gate insulating film. With such a structure, a high electric field in the vicinity of the drain is relieved, and a decrease in on-current value due to hot carriers can be reduced. Note that a region where the LDD region is not disposed so as to overlap the gate electrode through the gate insulating film is also referred to as a Loff region, and a region where the LDD region is disposed is also referred to as a Lov region.

ここで、Loff領域はオフ電流値を抑える効果は高いが、ドレイン近傍の電界を緩和してホットキャリアによるオン電流値の低下を防ぐ効果は低い。一方、Lov領域はドレイン近傍の電界を緩和し、オン電流値の低下の防止には有効であるが、オフ電流値を抑える効果は低い。よって、種々の回路毎に、求められるTFT特性を有する構造のTFTを作製する必要がある。   Here, the Loff region has a high effect of suppressing the off-current value, but has a low effect of relaxing the electric field in the vicinity of the drain and preventing the decrease of the on-current value due to hot carriers. On the other hand, the Lov region relaxes the electric field in the vicinity of the drain and is effective in preventing a decrease in the on-current value, but has a low effect of suppressing the off-current value. Therefore, it is necessary to manufacture a TFT having a structure having the required TFT characteristics for each of various circuits.

しかし、各種回路の機能に対応したTFTを作製するためには、その構造が複雑なものとなり工程数が増加してしまう問題がある。工程数の増加は製造コストの増加要因になるばかりか、製造歩留まりを低下させる原因となる。   However, in order to manufacture TFTs corresponding to the functions of various circuits, there is a problem that the structure becomes complicated and the number of processes increases. An increase in the number of processes not only increases the manufacturing cost but also decreases the manufacturing yield.

本発明はこのような問題点を解決するための技術であり、TFTを用いて作製するアクティブマトリクス型の表示装置に代表される半導体装置において、各種回路に配置されるTFTの構造を、回路の機能に応じて適切なものとすることにより、半導体装置の動作特性および信頼性を向上させると共に、工程数を削減して製造コストの低減および歩留まりの向上を図ることを目的としている。   The present invention is a technique for solving such a problem. In a semiconductor device typified by an active matrix display device manufactured using TFTs, the structure of TFTs arranged in various circuits is changed. An object of the present invention is to improve the operating characteristics and reliability of the semiconductor device by making it appropriate according to the function, and to reduce the number of steps to reduce the manufacturing cost and the yield.

本発明は、島状の半導体層上にゲート絶縁膜を介してゲート電極となる導電膜を設け、この導電膜上にテーパー形状のレジストを形成し、このレジストと共に導電膜をエッチングすることでテーパー形状のゲート電極を形成する。このときレジストもエッチング縮小される。そして、テーパー形状のゲート電極をマスクとして高濃度の不純物を添加し、ソース領域及びドレイン領域を形成する。その後、テーパー形状のゲート電極を形成するために設けたレジストをマスクとしてテーパー形状のゲート電極を垂直方向にエッチングする。こうしてテーパー部のエッチング除去されたゲート電極を形成する。このゲート電極をマスクとして低濃度の不純物を半導体層に添加し、LDD領域を形成する。   In the present invention, a conductive film to be a gate electrode is provided on an island-shaped semiconductor layer through a gate insulating film, a tapered resist is formed on the conductive film, and the conductive film is etched together with the resist to taper. A gate electrode having a shape is formed. At this time, the resist is also reduced by etching. Then, a high concentration impurity is added using the tapered gate electrode as a mask to form a source region and a drain region. After that, the tapered gate electrode is etched in the vertical direction using a resist provided for forming the tapered gate electrode as a mask. Thus, the gate electrode from which the taper portion has been removed by etching is formed. Using this gate electrode as a mask, a low concentration impurity is added to the semiconductor layer to form an LDD region.

また、複数回のゲート電極ドライエッチング、サイドウォール用の酸化シリコン膜又は窒化シリコン膜の成膜、及び酸化シリコン膜又は窒化シリコン膜のエッチバック法を用いたドライエッチングによるサイドウォール形成、複数回の半導体層への不純物注入により半導体層にLDD領域を形成し、Lov領域、Loff領域又はLov領域とLoff領域の両方を有する微細TFTを形成することができる。   In addition, multiple times of gate electrode dry etching, formation of a silicon oxide film or silicon nitride film for sidewalls, and sidewall formation by dry etching using an etch back method of a silicon oxide film or silicon nitride film, multiple times An LDD region is formed in the semiconductor layer by impurity implantation into the semiconductor layer, and a fine TFT having both a Lov region, a Loff region, and a Lov region and a Loff region can be formed.

本発明で開示する第1の構成は、
島状の半導体層を覆うようにゲート絶縁膜を形成する第1の工程と、
ゲート絶縁膜上に、第1のゲート電極となる第1の導電膜を形成する第2の工程と、
第1の導電膜上に、第2のゲート電極となる第2の導電膜を形成する第3の工程と、
第2の導電膜上に、テーパー形状を有するレジストを形成する第4の工程と、
レジストと第2の導電膜をエッチングし、テーパー形状を有する第2のゲート電極を形成する第5の工程と、
第5の工程の後に一導電型の不純物元素を半導体層にドーピングする第6の工程と、
レジストをマスクとして第2のゲート電極を垂直にエッチングする第7の工程と、
第7の工程の後に一導電型の不純物元素を半導体層にドーピングする第8の工程と、
レジストを除去する第9の工程と、
第2のゲート電極を覆うようにシリコン化合物を形成する第10の工程と、
シリコン化合物をエッチングし、第2のゲート電極両端にサイドウォールを形成する第11の工程と、
第2のゲート電極及びサイドウォールをマスクとして第1の導電膜をエッチングし、第1のゲート電極を形成する第12の工程とを有し、
第8の工程でドーピングする一導電型の不純物元素の濃度は、第6の工程でドーピングする一導電型の不純物元素の濃度よりも低いことを特徴とする半導体装置の作製方法である。
The first configuration disclosed in the present invention is:
A first step of forming a gate insulating film so as to cover the island-shaped semiconductor layer;
A second step of forming a first conductive film to be a first gate electrode on the gate insulating film;
A third step of forming a second conductive film to be a second gate electrode on the first conductive film;
A fourth step of forming a tapered resist on the second conductive film;
Etching the resist and the second conductive film to form a second gate electrode having a tapered shape;
A sixth step of doping the semiconductor layer with an impurity element of one conductivity type after the fifth step;
A seventh step of vertically etching the second gate electrode using the resist as a mask;
An eighth step of doping the semiconductor layer with an impurity element of one conductivity type after the seventh step;
A ninth step of removing the resist;
A tenth step of forming a silicon compound so as to cover the second gate electrode;
An eleventh step of etching the silicon compound to form sidewalls at both ends of the second gate electrode;
Etching the first conductive film using the second gate electrode and the sidewall as a mask to form a first gate electrode,
The method for manufacturing a semiconductor device is characterized in that the concentration of the one conductivity type impurity element doped in the eighth step is lower than the concentration of the one conductivity type impurity element doped in the sixth step.

本構成の作製方法により半導体装置を作製すると、半導体層の低濃度不純物領域(Lightly Doped Drain領域:以下LDD領域ともいう)が薄膜トランジスタのゲート電極と重なるLov領域と重ならないLoff領域が形成され、Lov領域は所謂GOLD(Gate Overlapped LDD)構造を有する。   When a semiconductor device is manufactured by the manufacturing method of this structure, a low-concentration impurity region (Lightly Doped Drain region: hereinafter also referred to as an LDD region) of a semiconductor layer is formed as a Loff region that does not overlap with a Lov region overlapping with a gate electrode of a thin film transistor. The region has a so-called GOLD (Gate Overlapped LDD) structure.

本発明で開示する第2の構成は、
島状の半導体層を覆うようにゲート絶縁膜を形成する第1の工程と、
ゲート絶縁膜上に、第1のゲート電極となる第1の導電膜を形成する第2の工程と、
第1の導電膜上に、第2のゲート電極となる第2の導電膜を形成する第3の工程と、
第2の導電膜上に、テーパー形状を有するレジストを形成する第4の工程と、
レジストと第2の導電膜をエッチングし、テーパー形状を有する第2のゲート電極を形成する第5の工程と、
第5の工程の後に一導電型の不純物元素を半導体層にドーピングする第6の工程と、
レジストをマスクとして第2のゲート電極を垂直にエッチングする第7の工程と、
レジストを除去する第8の工程と、
第8の工程の後に一導電型の不純物元素を半導体層にドーピングする第9の工程と、
第2のゲート電極を覆うようにシリコン化合物を形成する第10の工程と、
シリコン化合物をエッチングし、第2のゲート電極両端にサイドウォールを形成する第11の工程と、
第2のゲート電極及びサイドウォールをマスクとして第1の導電膜をエッチングし、第1のゲート電極を形成する第12の工程とを有し、
第9の工程でドーピングする一導電型の不純物元素の濃度は、第6の工程でドーピングする一導電型の不純物元素の濃度よりも低いことを特徴とする半導体装置の作製方法である。
The second configuration disclosed in the present invention is:
A first step of forming a gate insulating film so as to cover the island-shaped semiconductor layer;
A second step of forming a first conductive film to be a first gate electrode on the gate insulating film;
A third step of forming a second conductive film to be a second gate electrode on the first conductive film;
A fourth step of forming a tapered resist on the second conductive film;
Etching the resist and the second conductive film to form a second gate electrode having a tapered shape;
A sixth step of doping the semiconductor layer with an impurity element of one conductivity type after the fifth step;
A seventh step of vertically etching the second gate electrode using the resist as a mask;
An eighth step of removing the resist;
A ninth step of doping the semiconductor layer with an impurity element of one conductivity type after the eighth step;
A tenth step of forming a silicon compound so as to cover the second gate electrode;
An eleventh step of etching the silicon compound to form sidewalls at both ends of the second gate electrode;
Etching the first conductive film using the second gate electrode and the sidewall as a mask to form a first gate electrode,
The method for manufacturing a semiconductor device is characterized in that the concentration of the one conductivity type impurity element doped in the ninth step is lower than the concentration of the one conductivity type impurity element doped in the sixth step.

本構成は第1の構成とはテーパー形状のレジストのエッチング除去工程の順序が異なるものであり、第1の構成と同様に半導体層のLDDが薄膜トランジスタのゲート電極と重なるLovと重ならないLoff領域が形成され、Lov領域にはGOLD構造を有する。   This configuration is different from the first configuration in the order of the etching removal process of the tapered resist, and similarly to the first configuration, there is a Loff region where the LDD of the semiconductor layer does not overlap with the Lov overlapping with the gate electrode of the thin film transistor. The Lov region has a GOLD structure.

本発明で開示する第3の構成は、
島状の半導体層を覆うようにゲート絶縁膜を形成する第1の工程と、
ゲート絶縁膜上に、第1のゲート電極となる第1の導電膜を形成する第2の工程と、
第1の導電膜上に、第2のゲート電極となる第2の導電膜を形成する第3の工程と、
第2の導電膜上に、テーパー形状を有するレジストを形成する第4の工程と、
レジスト、第1の導電膜及び第2の導電膜をエッチングし、テーパー形状を有する第1のゲート電極及び第2のゲート電極を形成する第5の工程と、
第5の工程の後に一導電型の不純物元素を半導体層にドーピングする第6の工程と、
レジストをマスクとして第2のゲート電極を垂直にエッチングする第7の工程と、
第7の工程の後に一導電型の不純物元素を半導体層にドーピングする第8の工程と、
レジストを除去する第9の工程と、
第2のゲート電極を覆うようにシリコン化合物を形成する第10の工程と、
シリコン化合物をエッチングし、第2のゲート電極両端にサイドウォールを形成する第11の工程と、
第2のゲート電極及びサイドウォールをマスクとして第1のゲート電極をエッチングする第12の工程と、を有し、
第8の工程でドーピングする一導電型の不純物元素の濃度は、第6の工程でドーピングする一導電型の不純物元素の濃度よりも低いことを特徴とする半導体装置の作製方法である。
The third configuration disclosed in the present invention is:
A first step of forming a gate insulating film so as to cover the island-shaped semiconductor layer;
A second step of forming a first conductive film to be a first gate electrode on the gate insulating film;
A third step of forming a second conductive film to be a second gate electrode on the first conductive film;
A fourth step of forming a tapered resist on the second conductive film;
Etching the resist, the first conductive film, and the second conductive film to form a first gate electrode and a second gate electrode having a tapered shape;
A sixth step of doping the semiconductor layer with an impurity element of one conductivity type after the fifth step;
A seventh step of vertically etching the second gate electrode using the resist as a mask;
An eighth step of doping the semiconductor layer with an impurity element of one conductivity type after the seventh step;
A ninth step of removing the resist;
A tenth step of forming a silicon compound so as to cover the second gate electrode;
An eleventh step of etching the silicon compound to form sidewalls at both ends of the second gate electrode;
And a twelfth step of etching the first gate electrode using the second gate electrode and the sidewall as a mask,
The method for manufacturing a semiconductor device is characterized in that the concentration of the one conductivity type impurity element doped in the eighth step is lower than the concentration of the one conductivity type impurity element doped in the sixth step.

本構成の作製方法により半導体装置を作製すると、半導体層のLDDが薄膜トランジスタのゲート電極と重なるLovと重ならないLoffが形成され、LovはGOLD構造を有する。   When a semiconductor device is manufactured by the manufacturing method of this configuration, Loff in which the LDD of the semiconductor layer does not overlap with Lov that overlaps with the gate electrode of the thin film transistor is formed, and Lov has a GOLD structure.

本発明で開示する第4の構成は、
島状の半導体層を覆うようにゲート絶縁膜を形成する第1の工程と、
ゲート絶縁膜上に、第1のゲート電極となる第1の導電膜を形成する第2の工程と、
第1の導電膜上に、第2のゲート電極となる第2の導電膜を形成する第3の工程と、
第2の導電膜上に、テーパー形状を有するレジストを形成する第4の工程と、
レジスト、第1の導電膜及び第2の導電膜をエッチングし、テーパー形状を有する第1のゲート電極及び第2のゲート電極を形成する第5の工程と、
第5の工程の後に一導電型の不純物元素を半導体層にドーピングする第6の工程と、
レジストをマスクとして第2のゲート電極を垂直にエッチングする第7の工程と、
レジストを除去する第8の工程と、
第8の工程の後に一導電型の不純物元素を半導体層にドーピングする第9の工程と、
第2のゲート電極を覆うようにシリコン化合物を形成する第10の工程と、
シリコン化合物をエッチングし、第2のゲート電極両端にサイドウォールを形成する第11の工程と、
第2のゲート電極及びサイドウォールをマスクとして第1のゲート電極をエッチングする第12の工程と、を有し、
第8の工程でドーピングする一導電型の不純物元素の濃度は、第6の工程でドーピングする一導電型の不純物元素の濃度よりも低いことを特徴とする半導体装置の作製方法である。
The fourth configuration disclosed in the present invention is:
A first step of forming a gate insulating film so as to cover the island-shaped semiconductor layer;
A second step of forming a first conductive film to be a first gate electrode on the gate insulating film;
A third step of forming a second conductive film to be a second gate electrode on the first conductive film;
A fourth step of forming a tapered resist on the second conductive film;
Etching the resist, the first conductive film, and the second conductive film to form a first gate electrode and a second gate electrode having a tapered shape;
A sixth step of doping the semiconductor layer with an impurity element of one conductivity type after the fifth step;
A seventh step of vertically etching the second gate electrode using the resist as a mask;
An eighth step of removing the resist;
A ninth step of doping the semiconductor layer with an impurity element of one conductivity type after the eighth step;
A tenth step of forming a silicon compound so as to cover the second gate electrode;
An eleventh step of etching the silicon compound to form sidewalls at both ends of the second gate electrode;
And a twelfth step of etching the first gate electrode using the second gate electrode and the sidewall as a mask,
The method for manufacturing a semiconductor device is characterized in that the concentration of the one conductivity type impurity element doped in the eighth step is lower than the concentration of the one conductivity type impurity element doped in the sixth step.

本構成は第3の構成とはテーパー形状のレジストのエッチング除去工程の順序が異なるものであり、構成1と同様に半導体層のLDDが薄膜トランジスタのゲート電極と重なるLovと重ならないLoffが形成され、LovはGOLD構造を有する。   This configuration is different from the third configuration in the order of the etching removal process of the tapered resist, and similarly to the configuration 1, a Loff in which the LDD of the semiconductor layer does not overlap with the Lov overlapping with the gate electrode of the thin film transistor is formed. Lov has a GOLD structure.

本発明で開示する第5の構成は上記の構成において、サイドウォールのチャネル長方向の幅を、第7の工程で垂直にエッチングする第2の電極のテーパー部のチャネル長方向の幅より短くすることを特徴とする半導体装置の作製方法である。   In a fifth configuration disclosed in the present invention, the width in the channel length direction of the sidewall is shorter than the width in the channel length direction of the tapered portion of the second electrode etched vertically in the seventh step in the above configuration. This is a method for manufacturing a semiconductor device.

本発明で開示する第6の構成は上記の構成において、シリコン化合物として酸化シリコン、窒化シリコン若しくは酸化窒化シリコンのいずれか一を用いることを特徴とする半導体装置の作製方法である。   A sixth structure disclosed in the present invention is a method for manufacturing a semiconductor device, characterized in that, in the above structure, any one of silicon oxide, silicon nitride, and silicon oxynitride is used as a silicon compound.

本発明で開示する第7の構成は、
島状の半導体層を覆うようにゲート絶縁膜を形成する第1の工程と、
ゲート絶縁膜上に、第1のゲート電極となる第1の導電膜を形成する第2の工程と、
第1の導電膜上に、第2のゲート電極となる第2の導電膜を形成する第3の工程と、
第2の導電膜上に、テーパー形状を有するレジストを形成する第4の工程と、
レジスト、第1の導電膜及び第2の導電膜をエッチングし、テーパー形状を有する第1のゲート電極及び第2のゲート電極を形成する第5の工程と、
第5の工程の後に一導電型の不純物元素を半導体層にドーピングする第6の工程と、
レジストをマスクとして第2のゲート電極を垂直にエッチングする第7の工程と、
第7の工程の後に一導電型の不純物元素を半導体層にドーピングする第8の工程と、を有し、
第8の工程でドーピングする一導電型の不純物元素の濃度は、第6の工程でドーピングする一導電型の不純物元素の濃度よりも低いことを特徴とする半導体装置の作製方法である。
The seventh configuration disclosed in the present invention is:
A first step of forming a gate insulating film so as to cover the island-shaped semiconductor layer;
A second step of forming a first conductive film to be a first gate electrode on the gate insulating film;
A third step of forming a second conductive film to be a second gate electrode on the first conductive film;
A fourth step of forming a tapered resist on the second conductive film;
Etching the resist, the first conductive film, and the second conductive film to form a first gate electrode and a second gate electrode having a tapered shape;
A sixth step of doping the semiconductor layer with an impurity element of one conductivity type after the fifth step;
A seventh step of vertically etching the second gate electrode using the resist as a mask;
And an eighth step of doping the semiconductor layer with an impurity element of one conductivity type after the seventh step,
The method for manufacturing a semiconductor device is characterized in that the concentration of the one conductivity type impurity element doped in the eighth step is lower than the concentration of the one conductivity type impurity element doped in the sixth step.

本構成の作製方法により半導体装置を作製すると、半導体層のLDDが薄膜トランジスタのゲート電極と重ならないLoff領域が形成される。   When a semiconductor device is manufactured by the manufacturing method of this structure, a Loff region where the LDD of the semiconductor layer does not overlap with the gate electrode of the thin film transistor is formed.

本発明で開示する第8の構成は、
島状の半導体層を覆うようにゲート絶縁膜を形成する第1の工程と、
ゲート絶縁膜上に、第1のゲート電極となる第1の導電膜を形成する第2の工程と、
第1の導電膜上に、第2のゲート電極となる第2の導電膜を形成する第3の工程と、
第2の導電膜上に、テーパー形状を有するレジストを形成する第4の工程と、
レジスト、第1の導電膜及び第2の導電膜をエッチングし、テーパー形状を有する第1のゲート電極及び第2のゲート電極を形成する第5の工程と、
第5の工程の後に一導電型の不純物元素を半導体層にドーピングする第6の工程と、
レジストをマスクとして第1のゲート電極及び第2のゲート電極を垂直にエッチングする第7の工程と、
第7の工程の後に一導電型の不純物元素を半導体層にドーピングする第8の工程と、を有し、
第8の工程でドーピングする一導電型の不純物元素の濃度は、第6の工程でドーピングする一導電型の不純物元素の濃度よりも低いことを特徴とする半導体装置の作製方法。
The eighth configuration disclosed in the present invention is:
A first step of forming a gate insulating film so as to cover the island-shaped semiconductor layer;
A second step of forming a first conductive film to be a first gate electrode on the gate insulating film;
A third step of forming a second conductive film to be a second gate electrode on the first conductive film;
A fourth step of forming a tapered resist on the second conductive film;
Etching the resist, the first conductive film, and the second conductive film to form a first gate electrode and a second gate electrode having a tapered shape;
A sixth step of doping the semiconductor layer with an impurity element of one conductivity type after the fifth step;
A seventh step of vertically etching the first gate electrode and the second gate electrode using the resist as a mask;
And an eighth step of doping the semiconductor layer with an impurity element of one conductivity type after the seventh step,
A method for manufacturing a semiconductor device, wherein the concentration of the one conductivity type impurity element doped in the eighth step is lower than the concentration of the one conductivity type impurity element doped in the sixth step.

本構成の作製方法により半導体装置を作製すると、半導体層のLDDが薄膜トランジスタのゲート電極と重なるLov領域が形成され、Lov領域はGOLD構造を有する。   When a semiconductor device is manufactured by the manufacturing method of this structure, a Lov region where the LDD of the semiconductor layer overlaps with the gate electrode of the thin film transistor is formed, and the Lov region has a GOLD structure.

本発明で開示する半導体装置の構成は、
絶縁表面を有する基板上にソース領域、ドレイン領域及びチャネル形成領域を具備し、ソース及びドレイン領域と、チャネル形成領域とのそれぞれの間にはソース及びドレイン領域の不純物濃度よりも低濃度の不純物領域を具備する島状の半導体層を有し、
島状の半導体層を覆うようにゲート絶縁膜を有し、
ゲート絶縁膜上に第1のゲート電極を有し、
第1のゲート電極上に、チャネル長方向の長さが第1のゲート電極より短い第2のゲート電極を有し、
第2のゲート電極のチャネル長方向の両端にはシリコン化合物からなるサイドウォールを有し、
第1のゲート電極がゲート絶縁膜を介して低濃度不純物領域の一部と重なり、チャネル長方向において、低濃度不純物領域と重なる第1のゲート電極の長さとサイドウォールの長さとが一致していることを特徴とする半導体装置である。
The configuration of the semiconductor device disclosed in the present invention is as follows.
A source region, a drain region, and a channel formation region are provided over a substrate having an insulating surface, and an impurity region having a lower concentration than that of the source and drain regions is provided between the source and drain regions and the channel formation region. Having an island-shaped semiconductor layer comprising
It has a gate insulating film so as to cover the island-shaped semiconductor layer,
A first gate electrode on the gate insulating film;
A second gate electrode having a length in the channel length direction shorter than the first gate electrode on the first gate electrode;
The second gate electrode has sidewalls made of a silicon compound at both ends in the channel length direction,
The first gate electrode overlaps with a part of the low concentration impurity region through the gate insulating film, and the length of the first gate electrode overlapping the low concentration impurity region and the length of the sidewall coincide with each other in the channel length direction. It is a semiconductor device characterized by the above.

なお、ここでいう半導体装置には液晶表示装置やエレクトロルミネッセンス発光素子とTFTとが接続された表示装置(以下、EL表示装置ともいう)等が含まれるものとする。   Note that the semiconductor device here includes a liquid crystal display device, a display device in which an electroluminescent light emitting element and a TFT are connected (hereinafter also referred to as an EL display device), and the like.

本発明を用いることで同一基板上に複数の機能回路が形成された半導体装置において各種回路の機能に応じたTFTを作製することができる。また、Lov領域やLoff領域を有する薄膜トランジスタを作製する際、新たにレジストマスクを設ける必要がないため、工程を削減することができ、歩留まりの向上と製造プロセスのコスト削減も図ることができる。   By using the present invention, TFTs corresponding to the functions of various circuits can be manufactured in a semiconductor device in which a plurality of functional circuits are formed over the same substrate. Further, when a thin film transistor having a Lov region or a Loff region is manufactured, it is not necessary to newly provide a resist mask, so that the number of steps can be reduced, and the yield can be improved and the manufacturing process cost can be reduced.

また、本発明ではテーパー形状のゲート電極を作製する際に用いたレジストマスクを用いて垂直方向にエッチングを行い、エッチング除去したゲート電極のテーパー部下に位置する半導体層にLDD領域を精度良く形成することができる。   Further, in the present invention, etching is performed in the vertical direction by using the resist mask used when the tapered gate electrode is manufactured, and the LDD region is accurately formed in the semiconductor layer located under the tapered portion of the gate electrode removed by etching. be able to.

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。但し、本発明は多くの異なる態様で実施することが可能であり、本発明の趣旨及びその範囲から逸脱することなくその形態及び詳細を様々に変更し得ることは当業者であれば容易に理解される。従って、本実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. However, the present invention can be implemented in many different modes, and those skilled in the art can easily understand that the modes and details can be variously changed without departing from the spirit and scope of the present invention. Is done. Therefore, the present invention is not construed as being limited to the description of this embodiment mode.

(実施の形態1)
以下に実施の形態1による半導体装置の作製方法を図1(A)〜(D)及び図2(A)〜(C)を用いて説明する。なお、本実施の形態で作製される半導体装置に用いられる薄膜トランジスタは、ゲート電極と半導体層のLDD領域が重なるLov領域と、重ならないLoff領域を有する。
(Embodiment 1)
Hereinafter, a method for manufacturing a semiconductor device according to Embodiment 1 will be described with reference to FIGS. 1A to 1D and FIGS. Note that the thin film transistor used for the semiconductor device manufactured in this embodiment includes a Lov region where the gate electrode overlaps with the LDD region of the semiconductor layer, and a Loff region which does not overlap.

まず、基板101上に下地絶縁膜102を100〜300nm形成する。基板としてはガラス基板、石英基板、プラスチック基板、セラミックス基板等の絶縁性基板、金属基板、半導体基板等を用いることができる。   First, the base insulating film 102 is formed with a thickness of 100 to 300 nm on the substrate 101. As the substrate, a glass substrate, a quartz substrate, a plastic substrate, an insulating substrate such as a ceramic substrate, a metal substrate, a semiconductor substrate, or the like can be used.

下地絶縁膜はCVD法やスパッタ法により形成することができる。例えばSiH4、N2O、NH3を原料に用いたCVD法により形成した酸化シリコン膜、窒化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜等を適用することができる。また、これらの積層を用いても良い。なお、下地絶縁膜は基板から不純物が半導体層に拡散することを防ぐために設けるものであり、基板にガラス基板や石英基板を用いている場合には下地絶縁膜は形成しなくても良い。 The base insulating film can be formed by a CVD method or a sputtering method. For example, a silicon oxide film, a silicon nitride film, a silicon oxynitride film, or the like formed by a CVD method using SiH 4 , N 2 O, and NH 3 as raw materials can be applied. Moreover, you may use these lamination | stacking. Note that the base insulating film is provided in order to prevent impurities from diffusing from the substrate into the semiconductor layer. When a glass substrate or a quartz substrate is used as the substrate, the base insulating film is not necessarily formed.

続いて、半導体層を10〜100nm形成する。半導体層の材料はTFTに求められる特性に応じて選択することができ、半導体層としてシリコン膜、ゲルマニウム膜、シリコンゲルマニウム膜のいずれでも良いが、CVD法やスパッタ法により形成された非晶質半導体を電気加熱炉を用いた熱アニールやエキシマレーザーを用いたレーザーアニールにより結晶化されたものを用いるのが好ましい。また、ハロゲンランプを用いたラピッドサーマルアニール法(RTA法)を適用することも可能である。また、CVD法で形成することのできる、いわゆるマイクロクリスタル半導体(μc−Si:H)を用いても良い。この半導体層をパターニングして島状の半導体層103を形成する。   Subsequently, a semiconductor layer is formed to 10 to 100 nm. The material of the semiconductor layer can be selected according to the characteristics required for the TFT, and any of a silicon film, a germanium film, and a silicon germanium film may be used as the semiconductor layer, but an amorphous semiconductor formed by a CVD method or a sputtering method. It is preferable to use a material crystallized by thermal annealing using an electric heating furnace or laser annealing using an excimer laser. It is also possible to apply a rapid thermal annealing method (RTA method) using a halogen lamp. Alternatively, a so-called microcrystal semiconductor (μc-Si: H) that can be formed by a CVD method may be used. This semiconductor layer is patterned to form an island-shaped semiconductor layer 103.

ここで、下地絶縁膜102と半導体層103のいずれもプラズマCVD法で作製するのであれば、下地絶縁膜と半導体層を真空中で連続して形成しても良い。下地絶縁膜を形成後、その表面が大気雰囲気にさらされないことにより、表面の汚染を防ぐことができ、作製されるTFTの特性のバラツキを低減することができる。   Here, if both the base insulating film 102 and the semiconductor layer 103 are formed by a plasma CVD method, the base insulating film and the semiconductor layer may be continuously formed in a vacuum. Since the surface of the base insulating film is not exposed to the air atmosphere after the formation of the base insulating film, contamination of the surface can be prevented, and variation in characteristics of the manufactured TFT can be reduced.

続いて島状の半導体層103を覆うようにゲート絶縁膜104を10〜200nm形成する。ゲート絶縁膜104としてはCVD法やスパッタ法により形成される酸化シリコン膜、窒化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜等を用いることができる。ゲート絶縁膜を薄く形成することで高速動作の可能なTFTを形成することができるが、薄すぎるとリーク電流が増大してしまうためTFT特性が悪くなる。そこでゲート絶縁膜の厚さは好ましくは50〜150nmの厚さにするのが良い。   Subsequently, a gate insulating film 104 is formed to have a thickness of 10 to 200 nm so as to cover the island-shaped semiconductor layer 103. As the gate insulating film 104, a silicon oxide film, a silicon nitride film, a silicon oxynitride film, or the like formed by a CVD method or a sputtering method can be used. A TFT capable of high-speed operation can be formed by forming a thin gate insulating film. However, if the gate insulating film is too thin, a leakage current increases, and TFT characteristics deteriorate. Therefore, the thickness of the gate insulating film is preferably 50 to 150 nm.

続いて、ゲート絶縁膜104上にゲート電極となる第1の導電膜105及び第2の導電膜106を形成する。まず、第1の導電膜105を5〜50nm形成する。第1の導電膜105としては、アルミニウム(Al)膜、銅(Cu)膜、アルミニウム又は銅を主成分とする薄膜、クロム(Cr)膜、タンタル(Ta)膜、窒化タンタル(TaN)膜、チタン(Ti)膜、タングステン(W)膜、モリブデン(Mo)膜等を用いることができる。その上に第2の導電膜106を150〜500nm形成する。第2の導電膜106は後の工程でテーパー形状にエッチングし易い材料を用いることが好ましい。例えば、クロム(Cr)膜、タンタル(Ta)膜、チタン(Ti)膜、タングステン(W)膜、アルミニウム(Al)膜、タンタルを主成分といする薄膜等である。ただし、第1の導電膜105と第2の導電膜106は互いのエッチングにおいて選択比の取れる組み合わせにしなければならない。選択比の取れる第1の導電膜と第2の導電膜の組み合わせとして例えば、第1の導電膜にAl、第2の導電膜にTaの組み合わせ、第1の導電膜にAl、第2の導電膜にTiの組み合わせ、第1の導電膜にTaN、第2の導電膜にWの組み合わせを用いることができる。また、本実施の形態ではゲート電極を2層構造とし、後の工程で不純物元素をゲート絶縁膜104及び第1の導電膜105を透過させてドーピングを行うので、不純物元素が透過し易いように第1の導電膜105は薄く形成することが好ましい。   Subsequently, a first conductive film 105 and a second conductive film 106 to be gate electrodes are formed over the gate insulating film 104. First, the first conductive film 105 is formed with a thickness of 5 to 50 nm. As the first conductive film 105, an aluminum (Al) film, a copper (Cu) film, a thin film mainly composed of aluminum or copper, a chromium (Cr) film, a tantalum (Ta) film, a tantalum nitride (TaN) film, A titanium (Ti) film, a tungsten (W) film, a molybdenum (Mo) film, or the like can be used. A second conductive film 106 is formed thereon with a thickness of 150 to 500 nm. The second conductive film 106 is preferably formed using a material that can be easily etched into a tapered shape in a later step. For example, a chromium (Cr) film, a tantalum (Ta) film, a titanium (Ti) film, a tungsten (W) film, an aluminum (Al) film, a thin film containing tantalum as a main component, or the like. However, the first conductive film 105 and the second conductive film 106 must be combined so that a selection ratio can be obtained in the mutual etching. As a combination of the first conductive film and the second conductive film that can be selected, for example, a combination of Al for the first conductive film, Ta for the second conductive film, Al for the first conductive film, and a second conductive film. A combination of Ti can be used for the film, a combination of TaN can be used for the first conductive film, and a combination of W can be used for the second conductive film. Further, in this embodiment, the gate electrode has a two-layer structure, and the impurity element is transmitted through the gate insulating film 104 and the first conductive film 105 in a later step, so that the impurity element can be easily transmitted. The first conductive film 105 is preferably formed thin.

続いて、第2の導電膜上にフォトマスクを用い、フォトリソグラフィー技術を使用してテーパー形状のレジスト107によるマスクを形成する(図1(A)参照)。テーパー形状のレジスト107は公知の方法を用いることができる。   Subsequently, a photomask is used over the second conductive film, and a mask using a tapered resist 107 is formed using a photolithography technique (see FIG. 1A). A known method can be used for the tapered resist 107.

続いて、第1のドライエッチングを行う(図1(B)参照)。第1のドライエッチングではテーパー形状のレジスト107と第2の導電膜106に対して選択比の低いエッチングを行い、テーパー形状のレジスト107及び第2の導電膜106をエッチングし、第2の導電膜106をテーパー形状にし、第2のゲート電極108を形成する。このとき、第1の導電膜105に関してはエッチングしないように選択比の高いエッチング条件でエッチングすることが好ましい。なお、レジスト107もエッチングされレジスト109になる。   Subsequently, first dry etching is performed (see FIG. 1B). In the first dry etching, the tapered resist 107 and the second conductive film 106 are etched with a low selection ratio, the tapered resist 107 and the second conductive film 106 are etched, and the second conductive film is etched. 106 is tapered to form a second gate electrode 108. At this time, the first conductive film 105 is preferably etched under etching conditions with a high selection ratio so as not to be etched. Note that the resist 107 is also etched to become the resist 109.

本実施の形態のドライエッチングは、ICP(Inductively Coupled Plasma:誘導結合型プラズマ)エッチング法を用いて行うことが出来る。   The dry etching in this embodiment can be performed using an ICP (Inductively Coupled Plasma) etching method.

続いて不純物元素が第1の導電膜105及びゲート絶縁膜104を透過するような条件で半導体層に第1のドーピングを行い、半導体層103にソース領域及びドレイン領域110を形成する(図1(C)参照)。ドーピング法としてはイオンドーピング法、イオン注入法を用いることができる。例えばP型の半導体を作製する際には不純物元素として、ボロン(B)、ガリウム(Ga)等を用い、N型の半導体を作製する際にはリン(P)、砒素(As)等を用いる。第1のドーピングでは不純物元素が1×1020〜1×1021atoms/cm3の濃度で半導体層103に添加されるようにする。 Subsequently, first doping is performed on the semiconductor layer under a condition that the impurity element transmits the first conductive film 105 and the gate insulating film 104, so that a source region and a drain region 110 are formed in the semiconductor layer 103 (FIG. 1 ( C)). As a doping method, an ion doping method or an ion implantation method can be used. For example, boron (B), gallium (Ga), or the like is used as an impurity element when a P-type semiconductor is manufactured, and phosphorus (P), arsenic (As), or the like is used when an N-type semiconductor is manufactured. . In the first doping, an impurity element is added to the semiconductor layer 103 at a concentration of 1 × 10 20 to 1 × 10 21 atoms / cm 3 .

続いて、第2のドライエッチングを行う。第2のゲート電極108をレジスト109の幅に合わせて垂直にエッチングし第2のゲート電極112を形成する(図1(D)参照)。この時、第1の導電膜105と高い選択比を有する条件で第2のゲート電極のテーパー部111のみをエッチングする。これにより第2のゲート電極のテーパー部111に覆われていたテーパー幅L1の半導体層がゲート絶縁膜104を介して露呈する。つまり、第1のドーピングが行われなかったか又はドーピング行われたとしても、第2ゲート電極のテーパー部をわずかにすり抜けた極微量(1×1016atoms/cm3以下)の不純物が添加された領域が露呈される。ここで露呈されるとは、ドーピングを行う際にマスクとなる部分が無くなるという意味で用いているのであって、必ずしも半導体層が剥き出しの状態を言っているのではない。 Subsequently, second dry etching is performed. The second gate electrode 108 is vertically etched in accordance with the width of the resist 109 to form the second gate electrode 112 (see FIG. 1D). At this time, only the tapered portion 111 of the second gate electrode is etched under a condition having a high selection ratio with the first conductive film 105. As a result, the semiconductor layer having the taper width L <b> 1 covered by the tapered portion 111 of the second gate electrode is exposed through the gate insulating film 104. In other words, even if the first doping was not performed or the doping was performed, an extremely small amount of impurities (1 × 10 16 atoms / cm 3 or less) that slightly passed through the tapered portion of the second gate electrode was added. The area is exposed. The term “exposed” is used in the sense that there is no mask portion when doping is performed, and does not necessarily mean that the semiconductor layer is exposed.

続いて、第2のゲート電極112上のレジスト109を除去し、第2のドーピングを行う(図2(A)参照)。第2のドーピングは第1のドーピングのドーパントと同一導電型の不純物を用いて、ゲート絶縁膜104及び第1の導電膜105を通り抜けて半導体層103にドーピングできる条件で行う。この第2のドーピングにより、第2のエッチングで露呈させた第1のドーピングが行われていない領域に低濃度不純物領域(Lightly Doped Drain領域:以下LDD領域という)201が形成される。このときLDD領域201の不純物元素の濃度は1×1016〜1×1020atoms/cm3(好ましくは1×1016〜5×1018atoms/cm3)とする。なお、第2のドーピングによりソース領域及びドレイン領域にもドーピングされるが第2のドーピングのドーズ量は第1のドーピングのドーズ量に比べ微量なため影響は少ない。なお、レジスト109の除去は第2のドーピング後に行っても構わない。 Subsequently, the resist 109 over the second gate electrode 112 is removed, and second doping is performed (see FIG. 2A). The second doping is performed under the condition that the semiconductor layer 103 can be doped through the gate insulating film 104 and the first conductive film 105 by using an impurity having the same conductivity type as the dopant of the first doping. By this second doping, a low concentration impurity region (Lightly Doped Drain region: hereinafter referred to as an LDD region) 201 is formed in a region where the first doping exposed by the second etching is not performed. At this time, the concentration of the impurity element in the LDD region 201 is set to 1 × 10 16 to 1 × 10 20 atoms / cm 3 (preferably 1 × 10 16 to 5 × 10 18 atoms / cm 3 ). Although the source region and the drain region are also doped by the second doping, the dose amount of the second doping is small compared to the dose amount of the first doping, so the influence is small. Note that the resist 109 may be removed after the second doping.

続いて、第1の導電膜105及び第2のゲート電極112を覆うようにシリコン化合物、例えば、酸化シリコン膜、窒化シリコン膜若しくは酸化窒化シリコン膜を形成し、エッチバック法により第3のドライエッチングを行う(図2(B)参照)。これにより第2のゲート電極108の両端に、酸化シリコン膜、窒化シリコン膜若しくは酸化窒化シリコン膜からなるサイドウォール202を形成する。このサイドウォール202の幅L2は酸化シリコン膜、窒化シリコン膜若しくは酸化窒化シリコン膜の膜厚により変化する。   Subsequently, a silicon compound such as a silicon oxide film, a silicon nitride film, or a silicon oxynitride film is formed so as to cover the first conductive film 105 and the second gate electrode 112, and third dry etching is performed by an etch back method. (See FIG. 2B). Thus, sidewalls 202 made of a silicon oxide film, a silicon nitride film, or a silicon oxynitride film are formed at both ends of the second gate electrode 108. The width L2 of the sidewall 202 varies depending on the thickness of the silicon oxide film, the silicon nitride film, or the silicon oxynitride film.

続いて、サイドウォール202及び第2のゲート電極112をマスクに第4のドライエッチングを行い第1の導電膜105をエッチングし、第1のゲート電極203を形成する(図2(C)参照)。この時、第2のゲート電極112の外側に位置する第1のゲート電極203とLDD領域201が重なる、幅L2のLov領域204と、第1のゲート電極203とLDDが重ならない、幅L3のLoff領域205が形成される。ただし、第3のドライエッチングでサイドウォール202の形成と第1の導電膜105のエッチングが行える場合、第4のドライエッチングを省略することができる。   Subsequently, fourth dry etching is performed using the sidewall 202 and the second gate electrode 112 as a mask to etch the first conductive film 105, so that the first gate electrode 203 is formed (see FIG. 2C). . At this time, the first gate electrode 203 positioned outside the second gate electrode 112 and the LDD region 201 overlap, the Lov region 204 having the width L2, and the first gate electrode 203 and LDD do not overlap, and the width L3. A Loff region 205 is formed. Note that in the case where the sidewall 202 and the first conductive film 105 can be formed by the third dry etching, the fourth dry etching can be omitted.

すなわち、第1のドライエッチングと第2のドライエッチングにより決まる低濃度の不純物領域のチャネル長方向の幅L1と、第3のドライエッチングにより形成されるサイドウォールのチャネル長方向の幅L2により、Lov領域204のチャネル長方向の幅L2(Lov長)とLoff領域205のチャネル長方向の幅L3(Loff長)が決まる。このプロセスにおいてはL1>L2であることが必要である。   That is, Lov is determined by the width L1 in the channel length direction of the low-concentration impurity region determined by the first dry etching and the second dry etching, and the width L2 in the channel length direction of the sidewall formed by the third dry etching. The width L2 (Lov length) of the region 204 in the channel length direction and the width L3 (Loff length) of the Loff region 205 in the channel length direction are determined. In this process, it is necessary that L1> L2.

GOLD(Gate Overlapped LDD)構造を有するLov領域204を形成することで高い信頼性のTFTを提供することができる。また、さらにLoff領域205を形成することでオフ電流を低減し、よりいっそうの高性能化が図られる。   By forming the Lov region 204 having a GOLD (Gate Overlapped LDD) structure, a highly reliable TFT can be provided. Further, by forming the Loff region 205, the off-state current can be reduced, and higher performance can be achieved.

例えばLDD領域を形成するため、ドーピングマスクとなるレジストやゲート電極を横方向にエッチングする場合には、横方向のエッチングレートの評価が困難なものとなる。よって安定したプロセスが確立できない。しかし、本実施の形態のようにテーパー形状のレジストを用いてゲート電極をテーパー形状にし、新たなレジストを用いることなくこのレジストを用いてさらにゲート電極のテーパー部を垂直にエッチングをすることで、LDD領域を制御性良く形成することが可能となり、安定したプロセスを確立できる。特に、微細TFT(フォトリソ工程にステッパーを用いて形成する微細なTFT)を有する半導体装置を作製する場合に適している。   For example, when an LDD region is formed and a resist or a gate electrode serving as a doping mask is etched in the lateral direction, it is difficult to evaluate the lateral etching rate. Therefore, a stable process cannot be established. However, by tapering the gate electrode using a tapered resist as in the present embodiment, and further etching the tapered portion of the gate electrode vertically using this resist without using a new resist, The LDD region can be formed with good controllability, and a stable process can be established. In particular, it is suitable for manufacturing a semiconductor device having a fine TFT (a fine TFT formed using a stepper in a photolithography process).

このようにして本発明の薄膜トランジスタを有する回路を備えた半導体装置を作製することができる。   In this manner, a semiconductor device including a circuit including the thin film transistor of the present invention can be manufactured.

(実施の形態2)
本実施の形態ではLDD領域と第1のゲート電極が重なるLov領域が形成された薄膜トランジスタを有する回路を備えた半導体装置の作製方法について図3を用いて説明する。
(Embodiment 2)
In this embodiment, a method for manufacturing a semiconductor device including a circuit including a thin film transistor in which an Lov region where an LDD region and a first gate electrode overlap with each other is formed will be described with reference to FIGS.

実施の形態1と同様の方法で基板301上に下地絶縁膜302、半導体層303、ゲート絶縁膜304、第1の導電膜、第2の導電膜を順次形成し、さらにテーパー形状のレジストを形成する。   A base insulating film 302, a semiconductor layer 303, a gate insulating film 304, a first conductive film, and a second conductive film are sequentially formed over the substrate 301 by a method similar to that in Embodiment 1, and then a tapered resist is formed. To do.

続いて、第1のドライエッチングを行う。実施の形態2では第1のドライエッチングで第2の導電膜をテーパー形状にエッチングし第2のゲート電極306を形成する際、第1の導電膜も同時にエッチングし、テーパー形状を有する第1のゲート電極305も形成する。なおレジストも同時にエッチングされレジスト307となる。   Subsequently, first dry etching is performed. In Embodiment 2, when the second conductive film is etched into a tapered shape by the first dry etching to form the second gate electrode 306, the first conductive film is also etched at the same time, so that the first conductive film having the tapered shape is formed. A gate electrode 305 is also formed. The resist is also etched at the same time to become a resist 307.

本実施の形態のドライエッチングは、ICP(Inductively Coupled Plasma:誘導結合型プラズマ)エッチング法を用いて行うことが出来る。   The dry etching in this embodiment can be performed using an ICP (Inductively Coupled Plasma) etching method.

続いて、第1のドーピングを行い半導体層に不純物を添加しソース領域及びドレイン領域308を形成する(図3(B)参照)。この時、不純物元素が1×1020〜1×1021atoms/cm3の濃度で添加されるようにする。実施の形態1では第1の導電膜105を透過させて第1のドーピングを行っていたが、本実施の形態では第1のゲート電極305を透過させずにドーピングを行うことができるので、ソース及びドレイン領域の形成の際、高濃度の不純物をドーピングするのが容易になる。 Subsequently, first doping is performed, and an impurity is added to the semiconductor layer to form a source region and a drain region 308 (see FIG. 3B). At this time, the impurity element is added at a concentration of 1 × 10 20 to 1 × 10 21 atoms / cm 3 . In the first embodiment, the first doping is performed through the first conductive film 105. However, in this embodiment, the doping can be performed without transmitting through the first gate electrode 305; When forming the drain region and the drain region, it becomes easy to dope a high concentration impurity.

続いて、レジスト307をマスクに第2のドライエッチングを行う。垂直方向のエッチングにより第2のゲート電極306をエッチングし、第1のゲート電極305はエッチングされないように高選択比の取れるエッチング条件で行う。この第2のエッチングにより第2のゲート電極306のテーパー部をエッチング除去する(図3(C)参照)。   Subsequently, second dry etching is performed using the resist 307 as a mask. The second gate electrode 306 is etched by etching in the vertical direction, and the first gate electrode 305 is etched under an etching condition with a high selection ratio so as not to be etched. By this second etching, the tapered portion of the second gate electrode 306 is removed by etching (see FIG. 3C).

続いて実施の形態1と同様に第2のドーピングを行う(図3(D)参照)。第1のゲート電極とゲート絶縁膜を透過させてドーピングし、第1のゲート電極と重なる領域の半導体層にLDD領域309を形成する。LDD領域309の不純物元素濃度は1×1016〜1×1020atoms/cm3(好ましくは1×1016〜5×1018atoms/cm3)とする。なお、LDD領域309は、第1のゲート電極305のテーパー部を有する領域の下部ではソース領域及びドレイン領域側に向って高濃度になっている。なお、レジスト307は第2のドーピング前に除去しても良いし、第2のドーピング後に除去しても良い。 Subsequently, second doping is performed in the same manner as in Embodiment Mode 1 (see FIG. 3D). The LDD region 309 is formed in the semiconductor layer in a region overlapping with the first gate electrode by doping through the first gate electrode and the gate insulating film. The impurity element concentration of the LDD region 309 is 1 × 10 16 to 1 × 10 20 atoms / cm 3 (preferably 1 × 10 16 to 5 × 10 18 atoms / cm 3 ). Note that the LDD region 309 has a high concentration toward the source region and the drain region in the lower portion of the region having the tapered portion of the first gate electrode 305. Note that the resist 307 may be removed before the second doping or after the second doping.

本実施の形態ではLDD領域と第1のゲート電極が重なるLov領域が形成され、GOLD構造となっている。GOLD構造のTFTは高い信頼性を有する。   In this embodiment, a Lov region where the LDD region and the first gate electrode overlap is formed, and a GOLD structure is formed. A TFT having a GOLD structure has high reliability.

例えばLDD領域を形成するため、ドーピングマスクとなるレジストやゲート電極を横方向にエッチングする場合には、横方向のエッチングレートの評価が困難なものとなる。よって安定したプロセスが確立できない。しかし、本実施の形態のようにテーパー形状のレジストを用いてゲート電極をテーパー形状にし、新たなレジストを用いることなくこのレジストを用いてさらにゲート電極のテーパー部を垂直にエッチングをすることで、LDD領域を制御性良く形成することが可能となり、安定したプロセスを確立できる。特に、微細TFT(フォトリソ工程にステッパーを用いて形成する微細なTFT)を有する半導体装置を作製する場合に適している。   For example, when an LDD region is formed and a resist or a gate electrode serving as a doping mask is etched in the lateral direction, it is difficult to evaluate the lateral etching rate. Therefore, a stable process cannot be established. However, by tapering the gate electrode using a tapered resist as in the present embodiment, and further etching the tapered portion of the gate electrode vertically using this resist without using a new resist, The LDD region can be formed with good controllability, and a stable process can be established. In particular, it is suitable for manufacturing a semiconductor device having a fine TFT (a fine TFT formed using a stepper in a photolithography process).

(実施の形態3)
本実施の形態ではLDD領域と第1のゲート電極が重なるLov領域と、LDD領域と第1のゲート電極が重ならないLoff領域が形成された薄膜トランジスタを有する回路を備えた半導体装置の作製方法について図3(A)〜(D)及び図4を用いて説明する。なお図3と共通の箇所については共通の符号を用いる。
(Embodiment 3)
In this embodiment, a method for manufacturing a semiconductor device including a circuit including a thin film transistor in which a Lov region where an LDD region and a first gate electrode overlap with each other and a Loff region where the LDD region and the first gate electrode do not overlap with each other is formed. 3 (A) to (D) and FIG. In addition, a common code | symbol is used about a common part with FIG.

実施の形態2と同様の方法で図3(D)の状態を得る。ここまでの工程は実施の形態1と同様の方法でよいが、本実施の形態ではLDD領域と第1のゲート電極305が重ならないLoff領域を形成する。   The state shown in FIG. 3D is obtained by the same method as in the second embodiment. The steps up to here may be the same as those in Embodiment 1, but in this embodiment, a Loff region where the LDD region and the first gate electrode 305 do not overlap is formed.

続いて実施の形態1で説明したように、第1のゲート電極305及び第2のゲート電極306を覆うようにシリコン化合物、例えば、酸化シリコン膜、窒化シリコン膜若しくは酸化窒化シリコン膜を形成し、エッチバック法により第3のドライエッチングを行う(図4(A)参照)。これにより第2のゲート電極108の両端に、酸化シリコン膜、窒化シリコン膜若しくは酸化窒化シリコン膜からなるサイドウォール401を形成する。ここで、このサイドウォール401のチャネル長方向の幅L4がLDD領域309の幅より狭くなるように形成する。   Subsequently, as described in Embodiment 1, a silicon compound such as a silicon oxide film, a silicon nitride film, or a silicon oxynitride film is formed so as to cover the first gate electrode 305 and the second gate electrode 306. Third dry etching is performed by an etch back method (see FIG. 4A). Thus, sidewalls 401 made of a silicon oxide film, a silicon nitride film, or a silicon oxynitride film are formed at both ends of the second gate electrode 108. Here, the side wall 401 is formed so that the width L 4 in the channel length direction is narrower than the width of the LDD region 309.

本実施の形態のドライエッチングは、ICP(Inductively Coupled Plasma:誘導結合型プラズマ)エッチング法を用いて行うことが出来る。   The dry etching in this embodiment can be performed using an ICP (Inductively Coupled Plasma) etching method.

続いて、サイドウォール401及び第2のゲート電極306をマスクに第4のドライエッチングを行い第1のゲート電極305をエッチングし、第1のゲート電極402とする(図4(B)参照)。この時、LDD領域309が第1のゲート電極402と重なるLov領域403と、第1のゲート電極402と重ならないLoff領域404が形成される。GOLD(Gate Overlapped LDD)構造を有するLov領域403を形成することで高い信頼性のTFTを提供することができる。また、さらにLoff領域404を形成することでオフ電流を低減し、よりいっそうの高性能化が図られる。ただし、第3のドライエッチングでサイドウォール401の形成と第1のゲート電極305のエッチングが行える場合、第4のドライエッチングを省略することができる。   Subsequently, fourth dry etching is performed using the sidewall 401 and the second gate electrode 306 as a mask, so that the first gate electrode 305 is etched to form the first gate electrode 402 (see FIG. 4B). At this time, a Lov region 403 where the LDD region 309 overlaps with the first gate electrode 402 and a Loff region 404 where the LDD region 309 does not overlap with the first gate electrode 402 are formed. By forming the Lov region 403 having a GOLD (Gate Overlapped LDD) structure, a highly reliable TFT can be provided. Further, by forming the Loff region 404, the off-current can be reduced and the performance can be further improved. Note that in the case where the sidewall 401 can be formed and the first gate electrode 305 can be etched by the third dry etching, the fourth dry etching can be omitted.

例えばLDD領域を形成するため、ドーピングマスクとなるレジストやゲート電極を横方向にエッチングする場合には、横方向のエッチングレートの評価が困難なものとなる。よって安定したプロセスが確立できない。しかし、本実施の形態のようにテーパー形状のレジストを用いてゲート電極をテーパー形状にし、新たなレジストを用いることなくこのレジストを用いてさらにゲート電極のテーパー部を垂直にエッチングをすることで、LDD領域を制御性良く形成することが可能となり、安定したプロセスを確立できる。特に、微細TFT(フォトリソ工程にステッパーを用いて形成する微細なTFT)を有する半導体装置を作製する場合に適している。   For example, when an LDD region is formed and a resist or a gate electrode serving as a doping mask is etched in the lateral direction, it is difficult to evaluate the lateral etching rate. Therefore, a stable process cannot be established. However, by tapering the gate electrode using a tapered resist as in the present embodiment, and further etching the tapered portion of the gate electrode vertically using this resist without using a new resist, The LDD region can be formed with good controllability, and a stable process can be established. In particular, it is suitable for manufacturing a semiconductor device having a fine TFT (a fine TFT formed using a stepper in a photolithography process).

(実施の形態4)
本実施の形態ではLDD領域と第1のゲート電極が重ならないLoff領域が形成された薄膜トランジスタを有する回路を備えた半導体装置の作製方法について図3(A)、(B)及び図5(A)、(B)を用いて説明する。なお図3と共通の箇所については共通の符号を用いる。
(Embodiment 4)
In this embodiment, FIGS. 3A, 3B, and 5A illustrate a method for manufacturing a semiconductor device including a circuit including a thin film transistor in which an LDD region and a Loff region where the first gate electrode does not overlap with each other. , (B) will be described. In addition, a common code | symbol is used about a common part with FIG.

実施の形態2で説明した図3(B)までの工程を用いて図5(A)の状態を得る。 The state shown in FIG. 5A is obtained using the steps up to FIG. 3B described in Embodiment Mode 2.

続いて、レジスト307をマスクに第2のドライエッチングを行う(図5(B)参照)。垂直方向のエッチングにより第1のゲート電極305及び第2のゲート電極306をエッチングする。この第2のエッチングにより第1のゲート電極305及び第2のゲート電極306のテーパー部をエッチング除去する。そしてテーパー部の除去された第1のゲート電極501と第2のゲート電極502を得る。   Subsequently, second dry etching is performed using the resist 307 as a mask (see FIG. 5B). The first gate electrode 305 and the second gate electrode 306 are etched by vertical etching. By this second etching, the tapered portions of the first gate electrode 305 and the second gate electrode 306 are removed by etching. Then, the first gate electrode 501 and the second gate electrode 502 from which the tapered portion is removed are obtained.

本実施の形態のドライエッチングは、ICP(Inductively Coupled Plasma:誘導結合型プラズマ)エッチング法を用いて行うことが出来る。   The dry etching in this embodiment can be performed using an ICP (Inductively Coupled Plasma) etching method.

本実施の形態ではゲート電極を2層構造としたが、ゲート電極は2層構造とせずに一層のゲート電極で形成しても構わない。   Although the gate electrode has a two-layer structure in this embodiment mode, the gate electrode may be formed with a single gate electrode without using the two-layer structure.

続いて実施の形態1と同様に第2のドーピングを行う。ゲート絶縁膜304を透過させてドーピングし、第1のゲート電極501と重ならない領域の半導体層303にLDD領域503を形成する。LDD領域503の不純物元素濃度は1×1016〜1×1020atoms/cm3(好ましくは1×1016〜5×1018atoms/cm3)とする。 Subsequently, second doping is performed in the same manner as in the first embodiment. The LDD region 503 is formed in the semiconductor layer 303 in a region that does not overlap with the first gate electrode 501 by doping through the gate insulating film 304. The impurity element concentration of the LDD region 503 is 1 × 10 16 to 1 × 10 20 atoms / cm 3 (preferably 1 × 10 16 to 5 × 10 18 atoms / cm 3 ).

本実施の形態ではLDD領域と第1のゲート電極が重ならないLoff領域が形成され、オフ電流の低減されたTFT特性を有する半導体装置を提供することができる。   In this embodiment, a semiconductor device having a TFT characteristic in which an off-current is reduced by forming a Loff region where the LDD region and the first gate electrode do not overlap with each other can be provided.

例えばLDD領域を形成するため、ドーピングマスクとなるレジストやゲート電極を横方向にエッチングする場合には、横方向のエッチングレートの評価が困難なものとなる。よって安定したプロセスが確立できない。しかし、本実施の形態のようにテーパー形状のレジストを用いてゲート電極をテーパー形状にし、新たなレジストを用いることなくこのレジストを用いてさらにゲート電極のテーパー部を垂直にエッチングをすることで、LDD領域を制御性良く形成することが可能となり、安定したプロセスを確立できる。特に、微細TFT(フォトリソ工程にステッパを用いて形成する微細なTFT)を有する半導体装置を作製する場合に適している。   For example, when an LDD region is formed and a resist or a gate electrode serving as a doping mask is etched in the lateral direction, it is difficult to evaluate the lateral etching rate. Therefore, a stable process cannot be established. However, by tapering the gate electrode using a tapered resist as in the present embodiment, and further etching the tapered portion of the gate electrode vertically using this resist without using a new resist, The LDD region can be formed with good controllability, and a stable process can be established. In particular, it is suitable for manufacturing a semiconductor device having a fine TFT (a fine TFT formed using a stepper in a photolithography process).

(実施の形態5)
本実施の形態ではLov領域又はLoff領域を有する構造のTFT又はLov領域及びLoff領域を有する構造のTFTを具備するIDチップを作製する方法を図13〜図15を用いて説明する。なお、ここでIDチップとは半導体集積回路又は薄膜集積回路に加えてアンテナを有し、無線等でデータの読み出しを行う半導体装置をいう。IDチップはデータを格納し、読み出す機能を有する、所謂電子タグとしての機能を有する。
(Embodiment 5)
In this embodiment mode, a method for manufacturing an ID chip including a TFT having a structure having a Lov region or a Loff region or a TFT having a structure having a Lov region and a Loff region will be described with reference to FIGS. Note that here, an ID chip refers to a semiconductor device that includes an antenna in addition to a semiconductor integrated circuit or a thin film integrated circuit and reads data wirelessly. The ID chip has a function as a so-called electronic tag having a function of storing and reading data.

まず、ガラス基板1301上に剥離層1302を形成する。剥離層としては、非晶質シリコン、多結晶シリコン等のシリコンを主成分とする層を用いることができる。続いて下地膜1303を形成する。下地膜1303としては酸化珪素(SiOx)、窒化珪素(SiNx)、酸化窒化珪素(SiOxy)を用いることができる。下地膜1303上に島状の半導体層1304a〜1304cを形成する。島状の半導体層1304a〜1304cは半導体層をCVD法又はスパッタ法などによって成膜した後、パターニングして形成する。その後レーザ光を照射して結晶化を行う。続いて島状の半導体層1304a〜1304cを覆うようにゲート絶縁膜1305を形成する。続いて第1のゲート電極となる第1の導電膜1306、第2のゲート電極となる第2の導電膜1307を形成する。第1の導電膜と第2の導電膜は選択比のとれる組み合わせにする。第1の導電膜と第2の導電膜の組み合わせとして、第1の導電膜にTaN、第2の導電膜にWの組み合わせを用いる。そして島状の半導体層1304a〜1304cの上部であって第2の導電膜1307上にテーパー形状のレジスト1308a〜1308dを形成する(図13(A)参照)。 First, the peeling layer 1302 is formed over the glass substrate 1301. As the separation layer, a layer containing silicon as a main component such as amorphous silicon or polycrystalline silicon can be used. Subsequently, a base film 1303 is formed. As the base film 1303, silicon oxide (SiO x ), silicon nitride (SiN x ), or silicon oxynitride (SiO x N y ) can be used. Island-shaped semiconductor layers 1304 a to 1304 c are formed over the base film 1303. The island-shaped semiconductor layers 1304a to 1304c are formed by forming a semiconductor layer by a CVD method or a sputtering method and then patterning the semiconductor layer. Thereafter, laser light is irradiated for crystallization. Subsequently, a gate insulating film 1305 is formed so as to cover the island-shaped semiconductor layers 1304a to 1304c. Subsequently, a first conductive film 1306 to be a first gate electrode and a second conductive film 1307 to be a second gate electrode are formed. The first conductive film and the second conductive film are combined in a selective ratio. As a combination of the first conductive film and the second conductive film, a combination of TaN is used for the first conductive film and W is used for the second conductive film. Then, tapered resists 1308a to 1308d are formed over the island-shaped semiconductor layers 1304a to 1304c and over the second conductive film 1307 (see FIG. 13A).

続いて、第1のドライエッチングを行う(図13(B)参照)。第1のドライエッチングではテーパー形状のレジスト1308a〜1308dと第2の導電膜1307に対して選択比の低いエッチングを行い、テーパー形状のレジスト1308a〜1308d、第2の導電膜1307及び第1の導電膜1306をエッチングし、第2のゲート電極1310a〜1310d及び第1のゲート電極1309a〜1309dを形成する。このときレジスト1308a〜1308dもエッチングされ、レジスト1311a〜1311dとなる。   Subsequently, first dry etching is performed (see FIG. 13B). In the first dry etching, etching with low selectivity is performed on the tapered resists 1308a to 1308d and the second conductive film 1307, and the tapered resists 1308a to 1308d, the second conductive film 1307, and the first conductive film 1307 are etched. The film 1306 is etched to form second gate electrodes 1310a to 1310d and first gate electrodes 1309a to 1309d. At this time, the resists 1308a to 1308d are also etched to become resists 1311a to 1311d.

本実施の形態のドライエッチングは、ICP(Inductively Coupled Plasma:誘導結合型プラズマ)エッチング法を用いて行うことが出来る。   The dry etching in this embodiment can be performed using an ICP (Inductively Coupled Plasma) etching method.

次に、第1のドーピングを行う(図13(B)参照)。n型不純物元素(本実施の形態ではリン)を添加して高濃度にリンを含む不純物領域1312a〜1312gを形成する。フォスフィン(PH3)を用いたイオンドーピング法で行い、この領域のリンの濃度は1×1020〜1×1021toms/cm3(代表的には2×1020〜5×1020atoms/cm3)となるように調節する。 Next, first doping is performed (see FIG. 13B). An n-type impurity element (phosphorus in this embodiment) is added to form impurity regions 1312a to 1312g containing phosphorus at a high concentration. The ion doping method using phosphine (PH 3 ) is used, and the concentration of phosphorus in this region is 1 × 10 20 to 1 × 10 21 atoms / cm 3 (typically 2 × 10 20 to 5 × 10 20 atoms / cm 2). cm 3 ).

続いて第2のドライエッチングを行う。レジスト1311a〜1311dをマスクにして、第2のゲート電極1310a〜1310dを垂直方向にエッチングを行う。こうして第2のゲート電極1313a〜1313dを形成する(図13(C)参照)。   Subsequently, second dry etching is performed. The second gate electrodes 1310a to 1310d are etched in the vertical direction using the resists 1311a to 1311d as a mask. Thus, second gate electrodes 1313a to 1313d are formed (see FIG. 13C).

続いて、島状の半導体層1304a〜1304cに第2のドーピングを行う。第2のドーピングは第1のドーピングのドーパントと同一導電型の不純物を用いて、先程の第2のドライエッチングでエッチング除去した第2のゲート電極1310a〜1310dのテーパー下の半導体層であって、第1のドーピングが行われていない領域に第2のドーピングする(図13(C)参照)。つまり第2のゲート電極1310a〜1310dのテーパー下の領域である半導体層がLDD領域1314a〜1314dとなる。このときLDD領域1314a〜1314dの不純物元素の濃度は1×1016〜1×1020atoms/cm3(好ましくは1×1016〜5×1018atoms/cm3)とする。なお、第2のドーピングによりソース領域及びドレイン領域にもドーピングされるが第2のドーピングのドーズ量は第1のドーピングのドーズ量に比べ微量なため影響は少ない。なお、レジスト1311a〜1311dの除去は第2のドーピング後に行っても構わない。そして、第1のドーピング及び第2のドーピングが行われない半導体層の領域、つまり第1のドライエッチングで形成されたレジスト1311a〜1311dの下に位置する半導体層がチャネル形成領域となる。 Subsequently, second doping is performed on the island-shaped semiconductor layers 1304a to 1304c. The second doping is a semiconductor layer under the taper of the second gate electrodes 1310a to 1310d etched away by the second dry etching using the same conductivity type impurity as the dopant of the first doping, Second doping is performed on a region where the first doping is not performed (see FIG. 13C). That is, the semiconductor layer which is a region under the taper of the second gate electrodes 1310a to 1310d becomes the LDD regions 1314a to 1314d. At this time, the concentration of the impurity element in the LDD regions 1314a to 1314d is set to 1 × 10 16 to 1 × 10 20 atoms / cm 3 (preferably 1 × 10 16 to 5 × 10 18 atoms / cm 3 ). Although the source region and the drain region are also doped by the second doping, the dose amount of the second doping is small compared to the dose amount of the first doping, so the influence is small. Note that the resists 1311a to 1311d may be removed after the second doping. A region of the semiconductor layer where the first doping and the second doping are not performed, that is, a semiconductor layer located under the resists 1311a to 1311d formed by the first dry etching is a channel formation region.

次に図14(A)に示すようにレジスト1401を形成する。そして、第2のゲート電極1313a、1313b及びレジスト1401をマスクに第1のゲート電極1309aおよび1309bに対して第3のドライエッチングを行う。そして第1のゲート電極を1402aおよび1402bの形状にする。 Next, a resist 1401 is formed as shown in FIG. Then, third dry etching is performed on the first gate electrodes 1309a and 1309b using the second gate electrodes 1313a and 1313b and the resist 1401 as a mask. Then, the first gate electrode has a shape of 1402a and 1402b.

続いて、レジスト1401を除去し、CVD法により第2のゲート電極1313a〜1313dを覆うように酸化珪素膜を形成する。そして、第4のドライエッチングでこの酸化珪素膜をエッチバックし、第2のゲート電極1313a〜1313dの両サイドにサイドウォール1404a〜1404dを形成する。このサイドウォールはLDD領域1314a〜1314dの上部に形成する。サイドウォール1404a及び1404bはゲート絶縁膜1305を介してLDD領域1314a及び1314bの上部に、サイドウォール1404c及び1404dはゲート絶縁膜1305及び第1のゲート電極1309c及び1309dを介してLDD領域1314c及び1314dの上部に形成する。   Subsequently, the resist 1401 is removed, and a silicon oxide film is formed so as to cover the second gate electrodes 1313a to 1313d by a CVD method. Then, the silicon oxide film is etched back by the fourth dry etching to form sidewalls 1404a to 1404d on both sides of the second gate electrodes 1313a to 1313d. This sidewall is formed on top of the LDD regions 1314a to 1314d. The sidewalls 1404a and 1404b are on the LDD regions 1314a and 1314b through the gate insulating film 1305, and the sidewalls 1404c and 1404d are in the LDD regions 1314c and 1314d through the gate insulating film 1305 and the first gate electrodes 1309c and 1309d. Form on top.

そしてレジスト1403を形成し、レジスト1403及び第2のゲート電極1313dおよびサイドウォール1404dをマスクに第5のドライエッチングを行う。第1のゲート電極1309dをエッチングし第1のゲート電極1405を形成する(図14(B)参照)。   Then, a resist 1403 is formed, and fifth dry etching is performed using the resist 1403, the second gate electrode 1313d, and the sidewalls 1404d as masks. The first gate electrode 1309d is etched to form a first gate electrode 1405 (see FIG. 14B).

続いて図14(C)に示すようにパッシベ−ション膜1406を形成し、さらに第1の層間絶縁膜1407を形成する。パッシベ−ション膜1406としては窒化珪素膜又は酸化窒化珪素膜などを用いることができる。第1の層間絶縁膜1407としては有機樹脂膜、無機絶縁膜、シロキサン系樹脂による絶縁膜等を用いることができる。なお、シロキサン樹脂とは、Si−O−Si結合を含む樹脂に相当する。シロキサンは、シリコン(Si)と酸素(O)との結合で骨格構造が構成される。置換基として、少なくとも水素を含む有機基(例えばアルキル基、芳香族炭化水素)が用いられる。置換基として、フルオロ基を用いてもよい。または置換基として、少なくとも水素を含む有機基と、フルオロ基とを用いてもよい。 Subsequently, as shown in FIG. 14C, a passivation film 1406 is formed, and a first interlayer insulating film 1407 is further formed. As the passivation film 1406, a silicon nitride film, a silicon oxynitride film, or the like can be used. As the first interlayer insulating film 1407, an organic resin film, an inorganic insulating film, an insulating film made of a siloxane resin, or the like can be used. Note that a siloxane resin corresponds to a resin including a Si—O—Si bond. Siloxane has a skeleton structure formed of a bond of silicon (Si) and oxygen (O). As a substituent, an organic group containing at least hydrogen (for example, an alkyl group or an aromatic hydrocarbon) is used. A fluoro group may be used as a substituent. Alternatively, an organic group containing at least hydrogen and a fluoro group may be used as a substituent.

続いて、第1の層間絶縁膜1407、パッシベ−ション膜1406及びゲート絶縁膜1305にコンタクトホールを形成し、ソース及びドレイン領域となる不純物領域1312a、1312c〜1312gに接するソース及びドレイン電極1408a〜1408fを形成する(図14(D)参照)。 Subsequently, contact holes are formed in the first interlayer insulating film 1407, the passivation film 1406, and the gate insulating film 1305, and the source and drain electrodes 1408a to 1408f in contact with the impurity regions 1312a and 1312c to 1312g to be the source and drain regions. (See FIG. 14D).

次に第1の層間絶縁膜1407並びにソース及びドレイン電極1408a〜1408f上に第2の層間絶縁膜1501を形成する。そして第2の層間絶縁膜1501にはソース及びドレイン電極の一部が露出するような位置に開口部を形成する。そして第2の層間絶縁膜上にアンテナ1502a〜1502eを形成する。アンテナ1502eの一部が開口部にてソース及びドレイン電極と接するようにする。その後アンテナ1502a〜1502e及び第2の層間絶縁膜1501上に保護層1503を形成する(図15(A)参照)。 Next, a second interlayer insulating film 1501 is formed over the first interlayer insulating film 1407 and the source and drain electrodes 1408a to 1408f. Then, an opening is formed in the second interlayer insulating film 1501 at a position where part of the source and drain electrodes is exposed. Then, antennas 1502a to 1502e are formed over the second interlayer insulating film. Part of the antenna 1502e is in contact with the source and drain electrodes at the opening. After that, a protective layer 1503 is formed over the antennas 1502a to 1502e and the second interlayer insulating film 1501 (see FIG. 15A).

次に図15(B)に示すように、IDチップどうしを分離するために溝1504を形成する。溝1504の深さは剥離層1302が露出する程度であれば良い。溝1504の形成は、ダイシング、スクライビングなどを用いることができる。なお、基板1301上に形成されているIDチップを分離する必要がない場合、必ずしも溝1504を形成する必要はない。 Next, as shown in FIG. 15B, a groove 1504 is formed in order to separate the ID chips. The depth of the groove 1504 may be as long as the peeling layer 1302 is exposed. The groove 1504 can be formed by dicing, scribing, or the like. Note that the groove 1504 is not necessarily formed when the ID chip formed over the substrate 1301 does not need to be separated.

次に図16(A)に示すように、剥離層1302をエッチングにより除去する。こうして基板1301を剥離する。本実施の形態ではエッチングガスとしてハロゲン化フッ素ガスを用い、このガスを溝1504から導入する。本実施の形態では、例えばClF3やClF3ガスに窒素を混ぜたものを用いても良い。 Next, as shown in FIG. 16A, the peeling layer 1302 is removed by etching. In this way, the substrate 1301 is peeled off. In this embodiment mode, a halogenated fluorine gas is used as an etching gas, and this gas is introduced from the groove 1504. In the present embodiment, for example, nitrogen mixed with ClF 3 or ClF 3 gas may be used.

次に図16(B)に示すように、剥離されたTFT1602〜1604及びアンテナ1502a〜1502eを接着剤1605を用いて支持体1606に貼り合わせる。接着剤1605は支持体1606と下地膜1303とを貼り合わせることができる材料を用いる。接着剤1605として例えば反応硬化型接着剤、熱硬化型接着剤、紫外線硬化型接着剤などの光硬化型接着剤、嫌気型接着剤などの各種硬化型接着剤を用いることができる。支持体1606としてはフレキシブルな紙又はプラスチック等の有機材料を用いることができる。 Next, as illustrated in FIG. 16B, the peeled TFTs 1602 to 1604 and the antennas 1502 a to 1502 e are attached to a support 1606 using an adhesive 1605. As the adhesive 1605, a material capable of bonding the support 1606 and the base film 1303 is used. As the adhesive 1605, for example, various curable adhesives such as a reactive curable adhesive, a thermosetting adhesive, a photocurable adhesive such as an ultraviolet curable adhesive, and an anaerobic adhesive can be used. As the support 1606, an organic material such as flexible paper or plastic can be used.

また図16(B)に示すように保護層1503を除去した後、アンテナ1502a〜1502eを覆うように接着剤1607を第2の層間絶縁膜1501上に塗布し、カバー材1608を貼り合わせる。カバー材1608は支持体1606と同様に、フレキシブルな紙又はプラスチックなどの有機材料を用いることができる。また接着剤1607はカバー材1608と第2の層間絶縁膜1501を貼り合わせることができる材料を用いる。接着剤1607として例えば反応硬化型接着剤、熱硬化型接着剤、紫外線硬化型接着剤などの光硬化型接着剤、嫌気型接着剤などの各種硬化型接着剤を用いることができる。 16B, after the protective layer 1503 is removed, an adhesive 1607 is applied over the second interlayer insulating film 1501 so as to cover the antennas 1502a to 1502e, and a cover material 1608 is attached. The cover material 1608 can be formed using a flexible organic material such as paper or plastic, like the support 1606. For the adhesive 1607, a material capable of bonding the cover material 1608 and the second interlayer insulating film 1501 is used. As the adhesive 1607, for example, various curable adhesives such as a reactive curable adhesive, a thermosetting adhesive, a photocurable adhesive such as an ultraviolet curable adhesive, and an anaerobic adhesive can be used.

上述した工程を経てIDチップが完成する。なお、本実施の形態はこの作製方法に限定するものではない。Lov領域又はLoff領域のみを有する構造のTFTを有するIDチップでも構わないし、Lov領域及びLoff領域を共に有する構造のTFTのみからなるIDチップを作製しても良い。これらは実施の形態1乃至4を適宜組み合わせて行うことで作製することができる。 The ID chip is completed through the steps described above. Note that this embodiment mode is not limited to this manufacturing method. An ID chip having a TFT having a structure having only a Lov region or a Loff region may be used, or an ID chip having only a TFT having a structure having both a Lov region and a Loff region may be manufactured. These can be manufactured by combining Embodiments 1 to 4 as appropriate.

IDチップに用いるTFTは、微細加工が要求されるため、ステッパ−を用いたフォトリソ工程により作製されることが好ましい。しかし、ステッパ−を用いる場合にはLDD領域はレジストマスクで形成することになり、全工程でのマスク枚数が増加してしまう。その分製造コストの増加につながる。また、微細なパターンを用いる場合、そのパターニングに対するマージンが少ない。例えば、2μmのゲート電極の片側に0.5μmのLov領域をマスクで形成する場合には0.1μm以下のアライメント精度が要求される。ゲート電極を等方性エッチングする場合エッチング時間の最適化が困難である。具体的には、マスクの端から、どれだけ横方向にエッチングされたかが検査できない。つまり終点の検出ができず、横方向のエッチングレート評価が困難である。横方向のエッチングレートが安定しなくては安定したプロセスが確立できない。 Since the TFT used for the ID chip is required to be finely processed, it is preferably manufactured by a photolithography process using a stepper. However, when a stepper is used, the LDD region is formed with a resist mask, and the number of masks in all processes increases. That leads to an increase in manufacturing costs. Further, when a fine pattern is used, a margin for the patterning is small. For example, when a 0.5 μm Lov region is formed on one side of a 2 μm gate electrode with a mask, an alignment accuracy of 0.1 μm or less is required. When the gate electrode is isotropically etched, it is difficult to optimize the etching time. Specifically, it cannot be inspected how much etching has been performed laterally from the edge of the mask. That is, the end point cannot be detected, and it is difficult to evaluate the etching rate in the horizontal direction. A stable process cannot be established unless the lateral etching rate is stable.

そこで本発明は、特にIDチップ、CPU、フラッシュメモリ、音声信号処理回路一体型表示装置等のように微細加工が要求されるTFTを有する半導体装置の作製に適している。これらの半導体装置の作製において所望のTFT構造を有し、製造コストの低減、歩留まりの向上を図ることが可能となる。 Therefore, the present invention is particularly suitable for manufacturing a semiconductor device having TFTs that require microfabrication, such as an ID chip, a CPU, a flash memory, and an audio signal processing circuit integrated display device. In manufacturing these semiconductor devices, it has a desired TFT structure, and it becomes possible to reduce the manufacturing cost and improve the yield.

(実施の形態6)
本実施の形態では表示装置の作製方法について図7〜10を用いて説明する。本実施の形態で説明する表示装置の作製方法は画素部とその周辺に設けられる駆動回路部のTFTを同時に作製する方法である。なお、説明を簡単にするために、駆動回路に関しては基本単位であるCMOS回路を図示することとする。
(Embodiment 6)
In this embodiment, a method for manufacturing a display device will be described with reference to FIGS. A method for manufacturing a display device described in this embodiment is a method for manufacturing a pixel portion and a TFT of a driver circuit portion provided around the pixel portion at the same time. In order to simplify the description, a CMOS circuit which is a basic unit with respect to the drive circuit is illustrated.

まず、図7(A)に示すように、下地膜702を表面に設けた基板701を用意する。基板としては実施の形態1で述べた基板を用いることができる。本実施の形態ではガラスからなる基板上に下地膜として100nm厚の窒化酸化珪素膜と200nm厚の酸化珪素膜とを積層して用いる。この時、基板に接する方の窒素濃度を10〜25wt%としておくと良い。勿論、下地膜を設けずに基板上に直接素子を形成しても良い。   First, as shown in FIG. 7A, a substrate 701 provided with a base film 702 on the surface is prepared. As the substrate, the substrate described in Embodiment 1 can be used. In this embodiment, a silicon nitride oxide film with a thickness of 100 nm and a silicon oxide film with a thickness of 200 nm are stacked and used as a base film over a substrate made of glass. At this time, the nitrogen concentration in contact with the substrate is preferably set to 10 to 25 wt%. Of course, the element may be formed directly on the substrate without providing the base film.

次に下地膜702の上に45nmの厚さのアモルファスシリコン膜を公知の成膜法で形成する。なお、アモルファスシリコン膜に限定する必要はなく、非晶質構造を含む半導体膜(微結晶半導体膜を含む)であれば良い。さらに非晶質シリコンゲルマニウム膜などの非晶質構造を含む化合物半導体膜でも良い。   Next, an amorphous silicon film having a thickness of 45 nm is formed on the base film 702 by a known film formation method. Note that the semiconductor film is not limited to an amorphous silicon film, and any semiconductor film including an amorphous structure (including a microcrystalline semiconductor film) may be used. Further, a compound semiconductor film including an amorphous structure such as an amorphous silicon germanium film may be used.

次にアモルファスシリコン膜をレーザ結晶化法により結晶化させる。もちろんレーザ結晶化法だけでなく、RTAやファーネスアニール炉を用いた熱結晶化法や、結晶化を助長する金属元素を用いた熱結晶化法などと組み合わせて行っても良い。   Next, the amorphous silicon film is crystallized by a laser crystallization method. Of course, not only laser crystallization but also thermal crystallization using an RTA or furnace annealing furnace, or thermal crystallization using a metal element that promotes crystallization may be used.

上述したレーザー結晶化によって、非晶質半導体膜に部分的に結晶化された領域が形成される。   By the laser crystallization described above, a partially crystallized region is formed in the amorphous semiconductor film.

次に、部分的に結晶性が高められた結晶性半導体膜を所望の形状にパターニングして、島状の半導体膜703〜706を形成する。なお、にTFTのしきい値電圧を制御するため必要であれば、この半導体膜703〜706にチャネルドーピングを行っても良い。   Next, the crystalline semiconductor film with partially improved crystallinity is patterned into a desired shape, so that island-shaped semiconductor films 703 to 706 are formed. Note that channel doping may be performed on the semiconductor films 703 to 706 if necessary to control the threshold voltage of the TFT.

次に、島状の半導体膜703〜706を覆うゲート絶縁膜707を形成する。ゲート絶縁膜707はプラズマCVD法またはスパッタ法を用い、厚さを40〜150nmとして珪素を含む絶縁膜で形成する。本実施の形態では、プラズマCVD法により110nmの厚さで酸化窒化珪素膜(組成比Si=32%、O=59%、N=7%、H=2%)で形成する。勿論、ゲート絶縁膜は酸化窒化珪素膜に限定されるものでなく、他の珪素を含む絶縁膜を単層または積層構造として用いても良い。   Next, a gate insulating film 707 is formed to cover the island-shaped semiconductor films 703 to 706. The gate insulating film 707 is formed of an insulating film containing silicon with a thickness of 40 to 150 nm by plasma CVD or sputtering. In this embodiment mode, a silicon oxynitride film (composition ratio: Si = 32%, O = 59%, N = 7%, H = 2%) is formed with a thickness of 110 nm by a plasma CVD method. Needless to say, the gate insulating film is not limited to the silicon oxynitride film, and another insulating film containing silicon may be used as a single layer or a stacked structure.

また、酸化珪素膜を用いる場合には、プラズマCVD法でTEOS(Tetraethyl Orthosilicate)とO2とを混合し、反応圧力40Pa、基板温度300〜400℃とし、高周波(13.56MHz)電力密度0.5〜0.8W/cm2で放電させて形成することができる。このようにして作製される酸化珪素膜は、その後400〜500℃の熱アニールによりゲート絶縁膜として良好な特性を得ることができる。 When a silicon oxide film is used, TEOS (Tetraethyl Orthosilicate) and O 2 are mixed by a plasma CVD method to a reaction pressure of 40 Pa, a substrate temperature of 300 to 400 ° C., and a high frequency (13.56 MHz) power density of 0. It can be formed by discharging at 5 to 0.8 W / cm 2 . The silicon oxide film thus manufactured can obtain good characteristics as a gate insulating film by thermal annealing at 400 to 500 ° C. thereafter.

続いて、ゲート絶縁膜707上にゲート電極となる第1の導電膜708及び第2の導電膜709を形成する。まず、第1の導電膜708を5〜50nm、第2の導電膜を150nm〜500nm形成する。第1の導電膜708及び第2の導電膜709としては実施の形態1で述べた材料を用いることができ、本実施の形態では、第1の導電膜に窒化タンタル膜(TaN)、第2の導電膜にタングステン膜(W)の組み合わせを用いる。   Subsequently, a first conductive film 708 and a second conductive film 709 to be gate electrodes are formed over the gate insulating film 707. First, the first conductive film 708 is formed with a thickness of 5 to 50 nm, and the second conductive film is formed with a thickness of 150 nm to 500 nm. The materials described in Embodiment 1 can be used for the first conductive film 708 and the second conductive film 709. In this embodiment, a tantalum nitride film (TaN) and a second conductive film are used as the first conductive film. A combination of a tungsten film (W) is used for the conductive film.

図7(B)に示すように、テーパー形状のレジスト710a〜710eを形成する。テーパー形状のレジスト710a〜710eは公知の方法を用いて作製することができる。   As shown in FIG. 7B, tapered resists 710a to 710e are formed. The tapered resists 710a to 710e can be manufactured using a known method.

続いて、第1のドライエッチングを行う(図7(C)参照)。第1のドライエッチングではテーパー形状のレジスト710a〜710e、第1の導電膜708及び第2の導電膜709に対してエッチングを行い、テーパー形状の第1のゲート電極711a〜711e及び第2のゲート電極712a〜712eを形成する。なお、レジスト710a〜710eもエッチングされ形状が変形したレジスト713a〜713eとなる。   Subsequently, first dry etching is performed (see FIG. 7C). In the first dry etching, the tapered resists 710a to 710e, the first conductive film 708, and the second conductive film 709 are etched to form the tapered first gate electrodes 711a to 711e and the second gate. Electrodes 712a to 712e are formed. Note that the resists 710a to 710e are also etched to form resists 713a to 713e.

本実施の形態のドライエッチングは、ICP(Inductively Coupled Plasma:誘導結合型プラズマ)エッチング法を用いて行うことが出来る。   The dry etching in this embodiment can be performed using an ICP (Inductively Coupled Plasma) etching method.

次に、図8(A)に示すように第1のドーピングを行う。n型不純物元素(本実施の形態ではリン)を添加して高濃度にリンを含む不純物領域801a〜801iを形成する。フォスフィン(PH3)を用いたイオンドーピング法で行い、この領域のリンの濃度は1×1020〜1×1021atoms/cm3(代表的には2×1020〜5×1020atoms/cm3)となるように調節する。 Next, first doping is performed as shown in FIG. An n-type impurity element (phosphorus in this embodiment) is added to form impurity regions 801a to 801i containing phosphorus at a high concentration. The ion doping method using phosphine (PH 3 ) is used, and the concentration of phosphorus in this region is 1 × 10 20 to 1 × 10 21 atoms / cm 3 (typically 2 × 10 20 to 5 × 10 20 atoms / cm 2). cm 3 ).

続いて第2のドライエッチングを行う。レジスト713a〜713eをマスクにして、第2のゲート電極712b〜712eを垂直方向にエッチングを行う。こうして第2のゲート電極802a〜802eを形成する(図8(B)参照)。   Subsequently, second dry etching is performed. Using the resists 713a to 713e as a mask, the second gate electrodes 712b to 712e are etched in the vertical direction. Thus, second gate electrodes 802a to 802e are formed (see FIG. 8B).

次に、第2のドーピングを行う(図8(B)参照)。第2のドーピングは、レジスト713a〜713e、第2のゲート電極802b〜802eをマスクとして自己整合的に行い、第1のドーピングよりも低濃度のn型不純物元素(本実施の形態ではリン)を添加する。こうして形成される不純物領域803a〜803eには1×1016〜5×1018atoms/cm3(典型的には3×1017〜3×1018atoms/cm3)の濃度でリンが添加されるようにすることが好ましい。 Next, second doping is performed (see FIG. 8B). The second doping is performed in a self-aligning manner using the resists 713a to 713e and the second gate electrodes 802b to 802e as masks, and an n-type impurity element (phosphorus in this embodiment) having a concentration lower than that of the first doping is used. Added. The impurity regions 803a to 803e thus formed are doped with phosphorus at a concentration of 1 × 10 16 to 5 × 10 18 atoms / cm 3 (typically 3 × 10 17 to 3 × 10 18 atoms / cm 3 ). It is preferable to do so.

次に、レジスト713a〜713eを除去し、図8(C)に示すようにレジスト804を形成する。そして第3のドライエッチングを行う。すると図8(C)に示すように第1のゲート電極711a、711c、711dの一部がエッチングされ、第1のゲート電極805a、805c、805dを得る。   Next, the resists 713a to 713e are removed, and a resist 804 is formed as shown in FIG. Then, third dry etching is performed. Then, as shown in FIG. 8C, part of the first gate electrodes 711a, 711c, and 711d is etched to obtain the first gate electrodes 805a, 805c, and 805d.

なお、レジスト713a〜713eを除去せずにレジスト804を形成し、第3のドライエッチングを行う場合には、エッチングガスとして、Cl2とCF4を30/30sccmの流量で混合したエッチングガスを用い、排気系によりチャンバー内の圧力は1.5Paとし、またICPエッチング装置のコイル型の電極に500WのRF(13.56MHz)電力、基板側には20WのRF(13.56MHz)電力を投入して行っても良い。 Note that in the case where the resist 804 is formed without removing the resists 713a to 713e and third dry etching is performed, an etching gas in which Cl 2 and CF 4 are mixed at a flow rate of 30/30 sccm is used as the etching gas. The pressure in the chamber is 1.5 Pa by the exhaust system, and 500 W of RF (13.56 MHz) power is applied to the coil type electrode of the ICP etching apparatus, and 20 W of RF (13.56 MHz) power is applied to the substrate side. You may go.

続いてレジスト901を形成し、第3のドーピングを行う(図9(A)参照)。
第3のドーピングではn型不純物領域となっていた801a、801b、803aに対して、ジボラン(B26)を用いたイオンドーピング法によりp型不純物元素(本実施の形態ではボロン)を3×1020〜3×1021atoms/cm3(代表的には5×1020〜1×1021atoms/cm3)の濃度で添加し、高濃度にボロンを含む不純物領域902、903を形成する。こうして不純物領域902、903はpチャネル型TFTのソース領域およびドレイン領域として機能する。
Subsequently, a resist 901 is formed and third doping is performed (see FIG. 9A).
In the third doping, 801a, 801b, and 803a, which are n-type impurity regions, are doped with a p-type impurity element (boron in this embodiment) by ion doping using diborane (B 2 H 6 ). Impurity regions 902 and 903 containing boron at a high concentration are formed by adding at a concentration of × 10 20 to 3 × 10 21 atoms / cm 3 (typically 5 × 10 20 to 1 × 10 21 atoms / cm 3 ). To do. Thus, the impurity regions 902 and 903 function as a source region and a drain region of the p-channel TFT.

次に、図9(B)に示すように、レジスト901を除去する。その後第2のゲート電極802a〜802eの両サイドにサイドウォール904a〜904eを形成する。サイドウォール904a〜904eは実施の形態1で示したようにシリコン化合物を形成し、第4のドライエッチングを行い形成する。   Next, as shown in FIG. 9B, the resist 901 is removed. After that, sidewalls 904a to 904e are formed on both sides of the second gate electrodes 802a to 802e. The sidewalls 904a to 904e are formed by forming a silicon compound and performing fourth dry etching as described in the first embodiment.

次にレジストマスク905を形成し、続いて第5のドライエッチングを行う。すると図9(C)に示すように第1のゲート電極711eの一部がエッチングされ、第1のゲート電極906eを得る。   Next, a resist mask 905 is formed, and then a fifth dry etching is performed. Then, as illustrated in FIG. 9C, part of the first gate electrode 711e is etched to obtain the first gate electrode 906e.

その後、それぞれの濃度で添加されたn型またはp型不純物元素を活性化する。活性化処理としてレーザーアニール法にて行う。レーザーアニ−ル法を用いる場合、結晶化の際に用いたレーザーを使用することが可能である。   Thereafter, the n-type or p-type impurity element added at each concentration is activated. The activation process is performed by laser annealing. When using the laser annealing method, it is possible to use the laser used for crystallization.

次に、50〜500nm(代表的には200〜300nm)の厚さでパッシベ−ション膜1001を形成する。これは酸化珪素膜、窒化珪素膜、窒化酸化珪素膜又はこれらの積層で代用しても良い。   Next, a passivation film 1001 is formed with a thickness of 50 to 500 nm (typically 200 to 300 nm). This may be replaced by a silicon oxide film, a silicon nitride film, a silicon nitride oxide film, or a laminate thereof.

次にパッシベ−ション膜1001上に膜厚1.6μmの有機樹脂膜1002を形成する。有機樹脂としてはポリイミド、アクリル、BCB(ベンゾシクロブテン)等を使用することができる。TFTに起因する段差を平坦化する必要があるので、平坦性に優れたアクリル膜を用いると良い。その後さらに有機樹脂膜上にさらにパッシベ−ション膜を形成しても良い。   Next, an organic resin film 1002 having a thickness of 1.6 μm is formed on the passivation film 1001. As the organic resin, polyimide, acrylic, BCB (benzocyclobutene), or the like can be used. Since it is necessary to flatten the step due to the TFT, it is preferable to use an acrylic film having excellent flatness. Thereafter, a passivation film may be further formed on the organic resin film.

次に、図10(B)に示すように、パッシベ−ション膜1001及び有機樹脂膜1002に対してコンタクトホールを形成し、ソース及びドレイン配線1003a〜1003gを形成する。なお、本実施の形態ではこの電極を、Ti膜を100nm、Tiを含むアルミニウム膜を300nm、Ti膜150nmをスパッタ法で連続形成した3層構造の積層膜とする。勿論、他の導電膜でも良い。   Next, as shown in FIG. 10B, contact holes are formed in the passivation film 1001 and the organic resin film 1002, and source and drain wirings 1003a to 1003g are formed. In this embodiment mode, this electrode is a laminated film having a three-layer structure in which a Ti film is 100 nm, an aluminum film containing Ti is 300 nm, and a Ti film 150 nm is continuously formed by sputtering. Of course, other conductive films may be used.

続いてドレイン配線1003fに接するように画素電極1004を形成する。画素電極1004は透明導電膜をパターニングして形成する。画素電極1004は発光素子の陽極として機能する。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、酸化インジウムと酸化亜鉛との化合物、酸化亜鉛、酸化スズ、又は酸化インジウムを用いることができる。   Subsequently, a pixel electrode 1004 is formed so as to be in contact with the drain wiring 1003f. The pixel electrode 1004 is formed by patterning a transparent conductive film. The pixel electrode 1004 functions as an anode of the light emitting element. As the transparent conductive film, a compound of indium oxide and tin oxide, a compound of indium oxide and zinc oxide, zinc oxide, tin oxide, or indium oxide can be used.

画素電極を形成後、樹脂材料でなるバンク1005を形成する。バンク1005は1〜2μm厚のアクリル膜又はポリイミド膜をパターニングして画素電極1004の一部を露出させるように形成する。なお、バンク1005の下層に遮蔽膜(図示しない)となる黒色からなる膜を適宜形成してもよい。   After the pixel electrode is formed, a bank 1005 made of a resin material is formed. The bank 1005 is formed by patterning an acrylic film or a polyimide film having a thickness of 1 to 2 μm so as to expose a part of the pixel electrode 1004. Note that a black film serving as a shielding film (not shown) may be appropriately formed below the bank 1005.

次に、EL層1006及び陰極(MgAg電極)1007を、真空蒸着法を用いて大気解放しないで連続形成する。 なお、EL層1006の膜厚は80〜200nm(典型的には100〜120nm)、陰極1007の厚さは180〜300nm(典型的には200〜250nm)とすれば良い。   Next, the EL layer 1006 and the cathode (MgAg electrode) 1007 are continuously formed using a vacuum deposition method without being released to the atmosphere. Note that the EL layer 1006 may have a thickness of 80 to 200 nm (typically 100 to 120 nm), and the cathode 1007 may have a thickness of 180 to 300 nm (typically 200 to 250 nm).

この工程では、赤色に対応する画素、緑色に対応する画素及び青色に対応する画素に対して順次EL層及び陰極を形成する。但し、EL層は溶液に対する耐性に乏しいためフォトリソグラフィ技術を用いずに各色個別に形成しなくてはならない。そこでメタルマスクを用いて所望の画素以外を隠し、必要箇所だけ選択的にEL層及び陰極を形成するのが好ましい。   In this step, an EL layer and a cathode are sequentially formed for a pixel corresponding to red, a pixel corresponding to green, and a pixel corresponding to blue. However, since the EL layer has poor resistance to the solution, it has to be formed individually for each color without using a photolithography technique. Therefore, it is preferable to hide other than the desired pixels using a metal mask, and selectively form the EL layer and the cathode only at necessary portions.

即ち、まず赤色に対応する画素以外を全て隠すマスクをセットし、そのマスクを用いて赤色発光のEL層及び陰極を選択的に形成する。次いで、緑色に対応する画素以外を全て隠すマスクをセットし、そのマスクを用いて緑色発光のEL層及び陰極を選択的に形成する。次いで、同様に青色に対応する画素以外を全て隠すマスクをセットし、そのマスクを用いて青色発光のEL層及び陰極を選択的に形成する。なお、ここでは全て異なるマスクを用いるように記載しているが、同じマスクを使いまわしても構わない。また、全画素にEL層及び陰極を形成するまで真空を破らずに処理することが好ましい。   That is, first, a mask that hides all pixels other than those corresponding to red is set, and an EL layer and a cathode emitting red light are selectively formed using the mask. Next, a mask for hiding all but the pixels corresponding to green is set, and the EL layer and the cathode emitting green light are selectively formed using the mask. Next, similarly, a mask for hiding all but the pixels corresponding to blue is set, and an EL layer and a cathode emitting blue light are selectively formed using the mask. Note that although all the different masks are described here, the same mask may be used. Further, it is preferable to perform processing without breaking the vacuum until the EL layer and the cathode are formed on all the pixels.

なお、EL層1006としては公知の材料を用いることができる。公知の材料としては、駆動電圧を考慮すると有機材料を用いるのが好ましい。例えば正孔注入層、正孔輸送層、発光層及び電子注入層でなる4層構造をEL層とすれば良い。また、本実施の形態ではEL素子の陰極としてMgAg電極を用いた例を示すが、公知の他の材料であっても良い。   Note that a known material can be used for the EL layer 1006. As the known material, it is preferable to use an organic material in consideration of the driving voltage. For example, a four-layer structure including a hole injection layer, a hole transport layer, a light emitting layer, and an electron injection layer may be used as the EL layer. In this embodiment, an example in which an MgAg electrode is used as a cathode of an EL element is shown, but other known materials may be used.

陰極1007まで形成された時点で発光素子1008が完成する。その後発光素子1008を完全に覆うようにして保護膜1009を設ける。保護膜1009としては、炭素膜、窒化珪素膜、もしくは窒化酸化珪素膜を含む絶縁膜を用いることができ、これらの絶縁膜を単層又は積層させて用いることができる。   When the cathode 1007 is formed, the light emitting element 1008 is completed. After that, a protective film 1009 is provided so as to completely cover the light emitting element 1008. As the protective film 1009, an insulating film including a carbon film, a silicon nitride film, or a silicon nitride oxide film can be used, and these insulating films can be used as a single layer or a stacked layer.

さらに保護膜1009を覆って封止材1010を設け、カバー材1011を貼り合わせる。封止材1010としては、吸湿効果を有する物質もしくは酸化防止効果を有する物質を含む紫外線硬化樹脂を用いることが好ましい。また、本実施の形態においてカバー材1011にはガラス基板、石英基板やプラスチック基板を用いることができる。   Further, a sealing material 1010 is provided so as to cover the protective film 1009, and a cover material 1011 is attached thereto. As the sealing material 1010, it is preferable to use an ultraviolet curable resin containing a substance having a hygroscopic effect or a substance having an antioxidant effect. In this embodiment, a glass substrate, a quartz substrate, or a plastic substrate can be used as the cover material 1011.

こうして図10(C)に示すようなpチャネル型TFT1012,nチャネル型TFT1013、スイッチング用TFT1014及び電流制御用TFT1015を有する構造のアクティブマトリクス型EL表示装置が完成する。   Thus, an active matrix EL display device having a structure having a p-channel TFT 1012, an n-channel TFT 1013, a switching TFT 1014 and a current control TFT 1015 as shown in FIG. 10C is completed.

図11に表示装置の模式図を示す。基板1100上にゲート信号線駆動回路1101、ソース信号線駆動回路1102、複数の画素1103を有する画素部1104が形成されている。ゲート信号線駆動回路1101及びソース信号線駆動回路1102はFPC(フレキシブルプリントサーキット)1105と接続されている。図10(C)のpチャネル型TFT1012,nチャネル型TFT1013はソース信号線駆動回路や、ゲート信号線駆動回路に用いることができる。   FIG. 11 shows a schematic diagram of a display device. A gate signal line driver circuit 1101, a source signal line driver circuit 1102, and a pixel portion 1104 including a plurality of pixels 1103 are formed over a substrate 1100. The gate signal line driver circuit 1101 and the source signal line driver circuit 1102 are connected to an FPC (flexible printed circuit) 1105. The p-channel TFT 1012 and the n-channel TFT 1013 in FIG. 10C can be used for a source signal line driver circuit and a gate signal line driver circuit.

ソース信号線駆動回路1102はシフトレジスタ回路、レベルシフタ回路、サンプリング回路を有している。クロック信号(CLK)、スタートパルス信号(SP)がシフトレジスタ回路に入力され、シフトレジスタ回路からビデオ信号をサンプリングするためのサンプリング信号が出力される。そしてシフトレジスタから出力されたサンプリング信号はレベルシフタ回路に入力され、信号の振幅を大きくする。そして増幅されたサンプリング信号はサンプリング回路に入力される。サンプリング回路は外部から入力されるビデオ信号をサンプリング信号によってサンプリングし画素部に入力する。   The source signal line driver circuit 1102 includes a shift register circuit, a level shifter circuit, and a sampling circuit. A clock signal (CLK) and a start pulse signal (SP) are input to the shift register circuit, and a sampling signal for sampling the video signal is output from the shift register circuit. The sampling signal output from the shift register is input to the level shifter circuit to increase the amplitude of the signal. The amplified sampling signal is input to the sampling circuit. The sampling circuit samples a video signal input from the outside with a sampling signal and inputs it to the pixel portion.

これらの駆動回路は高速動作が要求されるため、GOLD構造を有するTFTを用いるのが好ましい。また、Lov領域はドレイン近傍で発生する高電界を緩和する作用があり、ホットキャリアによる劣化を防ぐことができ、駆動回路のシフトレジスタ回路、レベルシフタ回路、バッファ回路等のnチャネル型TFTに用いるのに適しているからである。一方画素のスイッチング用TFTや、電流制御用TFTのゲート電圧を保持する保持用TFTはオフ電流を低減させることができるLoff領域を有する構造のTFTを用いることが好ましい。また、サンプリング回路についてはホットキャリア対策と低オフ電流対策が求められることからLovおよびLoff領域を有する構造とすることが好ましい。   Since these drive circuits are required to operate at high speed, it is preferable to use TFTs having a GOLD structure. In addition, the Lov region has a function to alleviate a high electric field generated near the drain, can prevent deterioration due to hot carriers, and is used for an n-channel TFT such as a shift register circuit, a level shifter circuit, or a buffer circuit of a drive circuit. It is because it is suitable for. On the other hand, it is preferable to use a TFT having a structure having a Loff region that can reduce off-state current as the pixel switching TFT and the holding TFT that holds the gate voltage of the current control TFT. The sampling circuit preferably has a structure having Lov and Loff regions since measures against hot carriers and measures against low off-state current are required.

もちろんこのような構造の表示装置に限らず様々な表示装置の作製においても本発明は適用することができる。   Needless to say, the present invention is not limited to a display device having such a structure, but can be applied to the manufacture of various display devices.

(実施の形態7)
実施の形態1乃至実施の形態4に示した半導体装置の作製方法及び実施の形態6で示した表示装置の作製方法(以下実施の形態6で示した表示装置の作製方法等という)は、様々な電子機器の表示部等を作製する際に用いることができる。そのような電子機器の例として、テレビジョン装置、ビデオカメラ、デジタルカメラ、ゴーグル型ディスプレイ(ヘッドマウントディスプレイ)、ナビゲーションシステム、音響再生装置(カーオーディオ、オーディオコンポ等)、パーソナルコンピュータ、ゲーム機器、携帯情報端末(モバイルコンピュータ、携帯電話、携帯型ゲーム機または電子書籍等)、記録媒体を備えた画像再生装置(具体的にはDigital Versatile Disc(DVD)等の記録媒体を再生し、その画像を表示しうるディスプレイを備えた装置)などが挙げられる。それらの電子機器の具体例を図12に示す。
(Embodiment 7)
There are various methods for manufacturing the semiconductor device described in any of Embodiments 1 to 4 and a method for manufacturing a display device described in Embodiment 6 (hereinafter referred to as a method for manufacturing the display device described in Embodiment 6). It can be used when manufacturing a display portion or the like of an electronic device. Examples of such electronic devices include television devices, video cameras, digital cameras, goggles-type displays (head-mounted displays), navigation systems, sound playback devices (car audio, audio components, etc.), personal computers, game machines, mobile phones An information terminal (mobile computer, mobile phone, portable game machine, electronic book, etc.), an image playback device (specifically, Digital Versatile Disc (DVD)) provided with a recording medium, and the image is displayed. And a device equipped with a display that can be used. Specific examples of these electronic devices are shown in FIGS.

図12(A)はテレビジョン装置であり、筐体13001、支持台13002、表示部13003、スピーカー部13004、ビデオ入力端子13005等を含む。実施の形態6で示した表示装置の作製方法等は表示部13003などの作製に用いることができ、テレビジョン装置を完成することができる。表示部13003は、ELディスプレイや、液晶ディスプレイなどを用いることができる。なお、テレビジョン装置は、コンピュータ用、テレビ放送受信用、広告表示用などの全てのテレビジョン装置が含まれる。   FIG. 12A illustrates a television device which includes a housing 13001, a support base 13002, a display portion 13003, speaker portions 13004, a video input terminal 13005, and the like. The manufacturing method and the like of the display device described in Embodiment 6 can be used for manufacturing the display portion 13003 and the like, so that a television device can be completed. As the display portion 13003, an EL display, a liquid crystal display, or the like can be used. Note that the television device includes all television devices for computers, for receiving television broadcasts, for displaying advertisements, and the like.

図12(B)はデジタルカメラであり、本体13101、表示部13102、受像部13103、操作キー13104、外部接続ポート13105、シャッター13106等を含む。実施の形態6で示した表示装置の作製方法等は表示部13102などの作製に用いることができ、デジタルカメラを完成することができる。   FIG. 12B illustrates a digital camera, which includes a main body 13101, a display portion 13102, an image receiving portion 13103, operation keys 13104, an external connection port 13105, a shutter 13106, and the like. The manufacturing method and the like of the display device described in Embodiment 6 can be used for manufacturing the display portion 13102 and the like, and a digital camera can be completed.

図12(C)はコンピュータであり、本体13201、筐体13202、表示部13203、キーボード13204、外部接続ポート13205、ポインティングマウス13206等を含む。実施の形態6で示した表示装置の作製方法等は表示部13203などの作製に用いることができ、コンピュータを完成することができる。   FIG. 12C illustrates a computer, which includes a main body 13201, a housing 13202, a display portion 13203, a keyboard 13204, an external connection port 13205, a pointing mouse 13206, and the like. The manufacturing method and the like of the display device described in Embodiment 6 can be used for manufacturing the display portion 13203 and the like, and the computer can be completed.

図12(D)はモバイルコンピュータであり、本体13301、表示部13302、スイッチ13303、操作キー13304、赤外線ポート13305等を含む。実施の形態6で示した表示装置の作製方法等は表示部13302などの作製に用いることができ、モバイルコンピュータを完成することができる。   FIG. 12D illustrates a mobile computer, which includes a main body 13301, a display portion 13302, a switch 13303, operation keys 13304, an infrared port 13305, and the like. The manufacturing method and the like of the display device described in Embodiment 6 can be used for manufacturing the display portion 13302 and the like, and the mobile computer can be completed.

図12(E)は記録媒体を備えた画像再生装置(具体的にはDVD再生装置)であり、本体13401、筐体13402、表示部A13403、表示部B13404、記録媒体(DVD等)読み込み部13405、操作キー13406、スピーカー部13407等を含む。表示部A13403は主として画像情報を表示し、表示部B13404は主として文字情報を表示するが、実施の形態6で示した表示装置の作製方法等は表示部A13403及び表示部B13404などの作製に用いることができ、画像再生装置を完成することができる。なお、記録媒体を備えた画像再生装置にはゲーム機器なども含まれる。   FIG. 12E shows an image reproducing device (specifically, a DVD reproducing device) provided with a recording medium, which includes a main body 13401, a housing 13402, a display portion A 13403, a display portion B 13404, and a recording medium (DVD etc.) reading portion 13405. Operation key 13406, speaker unit 13407, and the like. Although the display portion A 13403 mainly displays image information and the display portion B 13404 mainly displays character information, the method for manufacturing the display device described in Embodiment 6 is used for manufacturing the display portion A 13403, the display portion B 13404, and the like. And an image reproducing apparatus can be completed. Note that the image reproducing device provided with the recording medium includes a game machine and the like.

図12(F)はゴーグル型ディスプレイ(ヘッドマウントディスプレイ)であり、本体13501、表示部13502、アーム部13503を含む。実施の形態6で示した表示装置の作製方法等は表示部13502などの作製に用いることができ、ゴーグル型ディスプレイを完成することができる。   FIG. 12F illustrates a goggle type display (head mounted display), which includes a main body 13501, a display portion 13502, and an arm portion 13503. The manufacturing method and the like of the display device described in Embodiment 6 can be used for manufacturing the display portion 13502 and the like, and a goggle type display can be completed.

図12(G)はビデオカメラであり、本体13601、表示部13602、筐体13603、外部接続ポート13604、リモコン受信部13605、受像部13606、バッテリー13607、音声入力部13608、操作キー13609、接眼部13610等を含む。実施の形態6で示した表示装置の作製方法等は表示部13602などの作製に用いることができ、ビデオカメラを完成することができる。   FIG. 12G illustrates a video camera, which includes a main body 13601, a display portion 13602, a housing 13603, an external connection port 13604, a remote control receiving portion 13605, an image receiving portion 13606, a battery 13607, an audio input portion 13608, operation keys 13609, an eyepiece Part 13610 and the like. The manufacturing method and the like of the display device described in Embodiment 6 can be used for manufacturing the display portion 13602 and the video camera can be completed.

図12(H)は携帯電話であり、本体13701、筐体13702、表示部13703、音声入力部13704、音声出力部13705、操作キー13706、外部接続ポート13707、アンテナ13708等を含む。実施の形態6で示した表示装置の作製方法等は表示部13703などの作製に用いることができ、携帯電話を完成することができる。なお、表示部13703は黒色の背景に白色の文字を表示することで携帯電話の消費電流を抑えることができる。   FIG. 12H illustrates a mobile phone, which includes a main body 13701, a housing 13702, a display portion 13703, an audio input portion 13704, an audio output portion 13705, operation keys 13706, an external connection port 13707, an antenna 13708, and the like. The manufacturing method and the like of the display device described in Embodiment 6 can be used for manufacturing the display portion 13703 and the like, so that a cellular phone can be completed. Note that the display portion 13703 can suppress current consumption of the mobile phone by displaying white characters on a black background.

特にこれらの電子機器の表示部に用いられる表示装置には画素の駆動のために薄膜トランジスタを有しており、用いられている回路の機能により所望のTFTの構造が異なる。本発明を適用することにより各種回路に適した構造のTFTを精度良く作製することができ、高品質の電子機器を歩留まり良く生産することができる   In particular, a display device used for a display portion of these electronic devices has a thin film transistor for driving a pixel, and a desired TFT structure differs depending on a function of a circuit used. By applying the present invention, a TFT having a structure suitable for various circuits can be manufactured with high accuracy, and high-quality electronic devices can be produced with high yield.

以上の様に、本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用いることが可能である。   As described above, the applicable range of the present invention is so wide that it can be used for electronic devices in various fields.

実施の形態1の工程において、線幅が2.2μmのテーパー付きレジストパターンを用いたときの作製工程を図6、図1及び図2を用いて説明する。共通の箇所は同一の符号を用いている。   A manufacturing process when using a tapered resist pattern having a line width of 2.2 μm in the process of Embodiment 1 will be described with reference to FIGS. 6, 1, and 2. Common portions use the same reference numerals.

実施の形態1と同様の工程を経て図1(A)に対応した図6(A)の状態を得た。このとき、レジスト107の線幅は2.2μmであり、テーパー形状を有していた。   The state shown in FIG. 6A corresponding to FIG. 1A was obtained through the same steps as in Embodiment Mode 1. At this time, the line width of the resist 107 was 2.2 μm and had a tapered shape.

次に、第1のドライエッチングにより線幅2.2μmのテーパー付きレジストと共に第2の導電膜106をエッチングし、第2のゲート電極108を形成し、テーパー形状にした(図6(B)参照)。このときレジスト107もエッチングされレジスト109となった。エッチング後のレジスト109の線幅は0.7〜1.0μmになり、第2のゲート電極108下部の線幅が2.0μmとなった。つまり、片側のテーパー部の線幅は0.5μmとなっていた。   Next, the second conductive film 106 is etched together with a tapered resist having a line width of 2.2 μm by first dry etching to form a second gate electrode 108 to have a tapered shape (see FIG. 6B). ). At this time, the resist 107 was also etched to become a resist 109. The line width of the resist 109 after etching was 0.7 to 1.0 μm, and the line width under the second gate electrode 108 was 2.0 μm. That is, the line width of the taper portion on one side was 0.5 μm.

本実施例のドライエッチングは、ICP(Inductively Coupled Plasma:誘導結合型プラズマ)エッチング法で行った。第1のドライエッチングのエッチングガスとして、Cl2とCF4とO2を25/25/10sccmの流量で混合したエッチングガスを用い、排気系によりチャンバー内の圧力は1.5Paとした。またICPエッチング装置のコイル型の電極に500WのRF(13.56MHz)電力、基板側には50WのRF(13.56MHz)電力を投入した。 The dry etching in this example was performed by an ICP (Inductively Coupled Plasma) etching method. As an etching gas for the first dry etching, an etching gas obtained by mixing Cl 2 , CF 4, and O 2 at a flow rate of 25/25/10 sccm was used, and the pressure in the chamber was set to 1.5 Pa by an exhaust system. Also, 500 W of RF (13.56 MHz) power was applied to the coil-type electrode of the ICP etching apparatus, and 50 W of RF (13.56 MHz) power was applied to the substrate side.

続いて実施の形態1と同様な方法で第1のドーピングを行いソース領域及びドレイン領域を形成した(図1(C)参照)。   Subsequently, first doping was performed by a method similar to that in Embodiment 1 to form a source region and a drain region (see FIG. 1C).

続いて第2のドライエッチングを行った。レジスト107をマスクとして垂直方向にエッチングを行い第2のゲート電極のテーパー部をエッチング除去し、半導体層103を露呈させた(図1(D)参照)。この露呈された不純物の添加されていない領域はテーパー部の領域と同じ線幅なので片側0.5μmとなっていた。ここで、半導体層を露呈させるというのは、後の工程で行うドーピングの際にマスクとなる部分を除去するという意味であり、必ずしも半導体層103が剥き出しの状態を言っているのではない。よって、ドーピングのマスクとならないゲート絶縁膜104及び第1の導電膜105はエッチングで除去していないことも言うまでも無い。   Subsequently, second dry etching was performed. Etching was performed in the vertical direction using the resist 107 as a mask to remove the tapered portion of the second gate electrode, so that the semiconductor layer 103 was exposed (see FIG. 1D). This exposed region to which no impurity was added had the same line width as that of the tapered portion region, and thus was 0.5 μm on one side. Here, the exposure of the semiconductor layer means that a portion serving as a mask is removed in doping performed in a later step, and does not necessarily mean that the semiconductor layer 103 is exposed. Therefore, it goes without saying that the gate insulating film 104 and the first conductive film 105 which do not serve as a doping mask are not removed by etching.

第2のドライエッチングのエッチングガスとして、Cl2とSF6とO2を12/24/24sccmの流量で混合したエッチングガスを用い、排気系によりチャンバー内の圧力は2.0Paとした。またICPエッチング装置のコイル型の電極に700WのRF(13.56MHz)電力を投入した。 As an etching gas for the second dry etching, an etching gas in which Cl 2 , SF 6 and O 2 are mixed at a flow rate of 12/24/24 sccm is used, and the pressure in the chamber is set to 2.0 Pa by an exhaust system. Also, 700 W of RF (13.56 MHz) power was applied to the coil-type electrode of the ICP etching apparatus.

続いて、半導体層103に第2のドーピングを行った。先程の第2のドライエッチングでエッチング除去した第2のゲート電極108のテーパー下部の半導体層であって、第1のドーピングが行われていない領域に第2のドーピングをした(図2(A)参照)。つまり第2のゲート電極のテーパー下部の領域である半導体層の線幅0.5μmがLDD領域201となった。そして、第1のドーピング及び第2のドーピングが行われない半導体層の領域、つまり第1のエッチングで形成されたレジスト109の線幅である1.0μmがチャネル形成領域となった。   Subsequently, second doping was performed on the semiconductor layer 103. The semiconductor layer under the taper of the second gate electrode 108 removed by etching by the second dry etching is performed in the region where the first doping is not performed (FIG. 2A). reference). That is, the line width of 0.5 μm of the semiconductor layer, which is the region under the taper of the second gate electrode, becomes the LDD region 201. Then, a region of the semiconductor layer where the first doping and the second doping are not performed, that is, a line width of 1.0 μm which is the line width of the resist 109 formed by the first etching is a channel formation region.

続いて、レジスト109を除去し、CVD法により第2のゲート電極を覆うように酸化珪素を0.5μm形成した。そして、第3のドライエッチングでこの酸化珪素をエッチバックし、第2のゲート電極の両サイドにサイドウォール202を形成した。このサイドウォールの線幅は0.3μmとなっていた(図6(C)参照)。   Subsequently, the resist 109 was removed, and 0.5 μm of silicon oxide was formed so as to cover the second gate electrode by the CVD method. Then, the silicon oxide was etched back by third dry etching to form sidewalls 202 on both sides of the second gate electrode. The line width of the sidewall was 0.3 μm (see FIG. 6C).

第3のドライエッチングのエッチングガスとして、CHF3とArを25/250sccmの流量で混合したエッチングガスを用い、排気系によりチャンバー内の圧力は8.0Paとした。またICPエッチング装置のコイル型の電極に200WのRF(13.56MHz)電力、基板側には350WのRF(13.56MHz)電力を投入した。 As the etching gas for the third dry etching, an etching gas in which CHF 3 and Ar are mixed at a flow rate of 25/250 sccm is used, and the pressure in the chamber is set to 8.0 Pa by the exhaust system. Also, 200 W RF (13.56 MHz) power was applied to the coil-type electrode of the ICP etching apparatus, and 350 W RF (13.56 MHz) power was applied to the substrate side.

続いて第2のゲート電極112及びサイドウォール202をマスクに第4のドライエッチングをした(図2(C)参照)。このエッチングにより第1のゲート電極がエッチングされ第1のゲートと重ならないLDD領域を形成した。このゲート電極と重ならないLDD領域をLoff領域と呼び、この領域の線幅は0.2μmとなっていた。Loff領域はオフ電流を低減させる目的で形成する。サイドウォールがマスクとなりエッチングされずに残った第1のゲート電極とLDD領域と重なる領域をLov領域と呼び、この線幅はサイドウォールの線幅と概略一致するので0.3μmとなっていた(図6(C)、図2(C)参照)。このLov領域はホットキャリアの劣化を防止するために形成する。   Subsequently, fourth dry etching was performed using the second gate electrode 112 and the sidewalls 202 as a mask (see FIG. 2C). By this etching, the first gate electrode was etched to form an LDD region that did not overlap the first gate. The LDD region that does not overlap with the gate electrode is called a Loff region, and the line width of this region is 0.2 μm. The Loff region is formed for the purpose of reducing off current. The region that overlaps the LDD region and the first gate electrode that remains without being etched with the side wall as a mask is called a Lov region, and this line width is approximately 0.3 μm because it substantially matches the line width of the side wall ( (See FIGS. 6C and 2C). This Lov region is formed in order to prevent hot carrier deterioration.

第4のドライエッチングのエッチングガスとして、Cl2を60sccmの流量で用い、排気系によりチャンバー内の圧力は1.0Paとした。またICPエッチング装置のコイル型の電極に350WのRF(13.56MHz)電力、基板側には20WのRF(13.56MHz)電力を投入した。 As an etching gas for the fourth dry etching, Cl 2 was used at a flow rate of 60 sccm, and the pressure in the chamber was 1.0 Pa by the exhaust system. Further, 350 W of RF (13.56 MHz) power was applied to the coil-type electrode of the ICP etching apparatus, and 20 W of RF (13.56 MHz) power was applied to the substrate side.

本発明の半導体装置の作製方法によれば、ゲート電極の形状を変えることで自己整合的にLov領域及びLoff領域を形成するため、レジストマスクを用いてLDD領域を形成する工程に比べ簡略した工程で優れたTFT特性を持つ半導体装置を作製することができる。   According to the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention, since the Lov region and the Loff region are formed in a self-aligning manner by changing the shape of the gate electrode, the process is simpler than the step of forming the LDD region using a resist mask. Thus, a semiconductor device having excellent TFT characteristics can be manufactured.

また、例えばLDD領域を形成するため、ドーピングマスクとなるレジストやゲート電極を横方向にエッチングする場合には、横方向のエッチングレートの評価が困難なものとなる。よって安定したプロセスが確立できない。しかし、本実施例のようにテーパー形状のレジストを用いてゲート電極をテーパー形状にし、新たなレジストを用いることなくこのレジストを用いてさらにゲート電極のテーパー部を垂直にエッチングすることで、LDD領域を制御性良く形成することが可能となる。特に、微細TFT(フォトリソ工程にステッパーを用いて形成する微細なTFT)を有する半導体装置を作製する場合に適している。   Further, for example, when an LDD region is formed and a resist or a gate electrode serving as a doping mask is etched in the lateral direction, it is difficult to evaluate the lateral etching rate. Therefore, a stable process cannot be established. However, as in this embodiment, a tapered resist is used to taper the gate electrode, and the taper portion of the gate electrode is further etched vertically using this resist without using a new resist. Can be formed with good controllability. In particular, it is suitable for manufacturing a semiconductor device having a fine TFT (a fine TFT formed using a stepper in a photolithography process).

実施の形態1及び実施例1の半導体装置の作製方法を説明する図。8A and 8B illustrate a method for manufacturing the semiconductor device of Embodiment 1 and Example 1. FIGS. 実施の形態1及び実施例1の半導体装置の作製方法を説明する図。8A and 8B illustrate a method for manufacturing the semiconductor device of Embodiment 1 and Example 1. FIGS. 実施の形態2の半導体装置の作製方法を説明する図。10A to 10D illustrate a method for manufacturing the semiconductor device of Embodiment 2. FIGS. 実施の形態3の半導体装置の作製方法を説明する図。8A to 8D illustrate a method for manufacturing the semiconductor device of Embodiment 3. 実施の形態4の半導体装置の作製方法を説明する図。8A to 8D illustrate a method for manufacturing the semiconductor device of Embodiment 4. 実施例1の半導体装置の作製方法を説明する図。8A and 8B illustrate a method for manufacturing the semiconductor device of Example 1. FIG. 実施の形態6の表示装置を作製する方法を説明する図。8A and 8B illustrate a method for manufacturing a display device in Embodiment 6. 実施の形態6の表示装置を作製する方法を説明する図。8A and 8B illustrate a method for manufacturing a display device in Embodiment 6. 実施の形態6の表示装置を作製する方法を説明する図。8A and 8B illustrate a method for manufacturing a display device in Embodiment 6. 実施の形態6の表示装置を作製する方法を説明する図。8A and 8B illustrate a method for manufacturing a display device in Embodiment 6. 実施の形態6に示す表示装置の作製方法により作製することができる表示装置の模式図。FIG. 7 is a schematic view of a display device that can be manufactured by the display device manufacturing method described in Embodiment 6. 実施の形態7に示す電子機器の図。FIG. 9 illustrates an electronic device shown in Embodiment 7; 実施の形態5に示すIDチップの作製方法を説明する図6A and 6B illustrate a method for manufacturing the ID chip shown in Embodiment Mode 5 実施の形態5に示すIDチップの作製方法を説明する図6A and 6B illustrate a method for manufacturing the ID chip shown in Embodiment Mode 5 実施の形態5に示すIDチップの作製方法を説明する図6A and 6B illustrate a method for manufacturing the ID chip shown in Embodiment Mode 5 実施の形態5に示すIDチップの作製方法を説明する図6A and 6B illustrate a method for manufacturing the ID chip shown in Embodiment Mode 5

Claims (7)

島状の半導体層を覆うようにゲート絶縁膜を形成し、
前記ゲート絶縁膜上に第1の導電膜を形成し、
前記第1の導電膜上に第2の導電膜を形成し、
前記第2の導電膜上にテーパー形状を有するレジストを形成し、
前記レジスト及び前記第2の導電膜をエッチングすることによって前記第2の導電膜からなるテーパー形状を有する第2のゲート電極を形成し
前記テーパー形状を有する第2のゲート電極をマスクとして前記半導体層に第1の濃度で一導電型の不純物元素をドーピングし、
前記レジストをマスクとして前記第2のゲート電極を垂直にエッチングし
前記垂直にエッチングされた第2のゲート電極をマスクとして前記半導体層に前記第1の濃度より低い第2の濃度で一導電型の不純物元素をドーピングし、
前記レジストを除去し、
前記第2のゲート電極を覆うようにシリコン化合物を形成し、
前記シリコン化合物をエッチングすることによって、前記垂直にエッチングされた第2のゲート電極両端にサイドウォールを形成し、
前記垂直にエッチングされた第2のゲート電極及び前記サイドウォールをマスクとして前記第1の導電膜をエッチングすることによって、前記第1の導電膜からなる第1のゲート電極を形成することを特徴とする半導体装置の作製方法。
A gate insulating film is formed so as to cover the island-shaped semiconductor layer,
The first conductive film is formed on the gate insulating film,
A second conductive film is formed on the first conductive film,
A resist is formed with a tape supermarkets shape on the second conductive film,
The resist and by etching the second conductive film, forming a second gate electrode that having a tapered shape consisting of the second conductive film,
Doping the semiconductor layer with an impurity element of one conductivity type at a first concentration using the second gate electrode having the tapered shape as a mask ;
Etching the second gate electrode vertically using the resist as a mask ,
Doping the semiconductor layer with a second concentration lower than the first concentration in the semiconductor layer using the vertically etched second gate electrode as a mask ;
Removing the resist;
Forming a silicon compound so as to cover the second gate electrode;
By etching the silicon compound, sidewalls are formed at both ends of the vertically etched second gate electrode,
By etching the first conductive layer using the vertical second gate electrode and the sidewall etched as a mask, and characterized by forming a first gate electrode made of the first conductive film A method for manufacturing a semiconductor device.
島状の半導体層を覆うようにゲート絶縁膜を形成し、
前記ゲート絶縁膜上に第1の導電膜を形成し、
前記第1の導電膜上に第2の導電膜を形成し、
前記第2の導電膜上にテーパー形状を有するレジストを形成し、
前記レジスト及び前記第2の導電膜をエッチングすることによって前記第2の導電膜からなるテーパー形状を有する第2のゲート電極を形成し
前記テーパー形状を有する第2のゲート電極をマスクとして前記半導体層に第1の濃度で一導電型の不純物元素をドーピングし、
前記レジストをマスクとして前記第2のゲート電極を垂直にエッチングし、
前記レジストを除去し
前記垂直にエッチングされた第2のゲート電極をマスクとして前記半導体層に前記第1の濃度より低い第2の濃度で一導電型の不純物元素をドーピングし、
前記第2のゲート電極を覆うようにシリコン化合物を形成し、
前記シリコン化合物をエッチングすることによって、前記垂直にエッチングされた第2のゲート電極両端にサイドウォールを形成し、
前記垂直にエッチングされた第2のゲート電極及び前記サイドウォールをマスクとして前記第1の導電膜をエッチングすることによって、前記第1の導電膜からなる第1のゲート電極を形成することを特徴とする半導体装置の作製方法。
A gate insulating film is formed so as to cover the island-shaped semiconductor layer,
The first conductive film is formed on the gate insulating film,
A second conductive film is formed on the first conductive film,
A resist is formed with a tape supermarkets shape on the second conductive film,
The resist and by etching the second conductive film, forming a second gate electrode that having a tapered shape consisting of the second conductive film,
Doping the semiconductor layer with an impurity element of one conductivity type at a first concentration using the second gate electrode having the tapered shape as a mask ;
Etching the second gate electrode vertically using the resist as a mask,
Removing the resist ;
Doping the semiconductor layer with a second concentration lower than the first concentration in the semiconductor layer using the vertically etched second gate electrode as a mask ;
Forming a silicon compound so as to cover the second gate electrode;
By etching the silicon compound, sidewalls are formed at both ends of the vertically etched second gate electrode,
By etching the first conductive layer using the vertical second gate electrode and the sidewall etched as a mask, and characterized by forming a first gate electrode made of the first conductive film A method for manufacturing a semiconductor device.
島状の半導体層を覆うようにゲート絶縁膜を形成し、
前記ゲート絶縁膜上に第1の導電膜を形成し、
前記第1の導電膜上に第2の導電膜を形成し、
前記第2の導電膜上にテーパー形状を有するレジストを形成し、
前記レジスト、前記第1の導電膜及び前記第2の導電膜をエッチングすることによって前記第1の導電膜からなるテーパー形状を有する第1のゲート電極及び前記第2の導電膜からなるテーパー形状を有する第2のゲート電極を形成し
前記テーパー形状を有する第1のゲート電極及び前記テーパー形状を有する第2のゲート電極をマスクとして前記半導体層に第1の濃度で一導電型の不純物元素をドーピングし、
前記レジストをマスクとして前記第2のゲート電極を垂直にエッチングし
前記垂直にエッチングされた第2のゲート電極をマスクとして前記半導体層に前記第1の濃度より低い第2の濃度で一導電型の不純物元素をドーピングし、
前記レジストを除去し、
前記第2のゲート電極を覆うようにシリコン化合物を形成し、
前記シリコン化合物をエッチングすることによって、前記垂直にエッチングされた第2のゲート電極両端にサイドウォールを形成し、
前記垂直にエッチングされた第2のゲート電極及び前記サイドウォールをマスクとして前記テーパー形状を有する第1のゲート電極をエッチングすることを特徴とする半導体装置の作製方法。
A gate insulating film is formed so as to cover the island-shaped semiconductor layer,
The first conductive film is formed on the gate insulating film,
A second conductive film is formed on the first conductive film,
A resist is formed with a tape supermarkets shape on the second conductive film,
From the resist, the by the etching the first conductive film and the second conductive film, the first conductive first gate electrodes that have a tapered shape composed of filmbeauty the second conductive film Forming a second gate electrode having a tapered shape ,
Using the first gate electrode having the tapered shape and the second gate electrode having the tapered shape as a mask , doping the semiconductor layer with an impurity element of one conductivity type at a first concentration ;
Etching the second gate electrode vertically using the resist as a mask ,
Wherein said semiconductor layer to said lower than the first concentration second concentration impurity element imparting one conductivity type to Doping the second gate electrode etched vertically as a mask,
Removing the resist;
Forming a silicon compound so as to cover the second gate electrode;
By etching the silicon compound, sidewalls are formed at both ends of the vertically etched second gate electrode,
The method for manufacturing a semiconductor device characterized by etching the first gate electrode having the tapered shape of the second gate electrode and the sidewall of the is vertically etched as a mask.
島状の半導体層を覆うようにゲート絶縁膜を形成し、
前記ゲート絶縁膜上に第1の導電膜を形成し、
前記第1の導電膜上に第2の導電膜を形成し、
前記第2の導電膜上にテーパー形状を有するレジストを形成し、
前記レジスト、前記第1の導電膜及び前記第2の導電膜をエッチングすることによって前記第1の導電膜からなるテーパー形状を有する第1のゲート電極及び前記第2の導電膜からなるテーパー形状を有する第2のゲート電極を形成し
前記テーパー形状を有する第1のゲート電極及び前記テーパー形状を有する第2のゲート電極をマスクとして前記半導体層に第1の濃度で一導電型の不純物元素をドーピングし、
前記レジストをマスクとして前記第2のゲート電極を垂直にエッチングし、
前記レジストを除去し
前記垂直にエッチングされた第2のゲート電極をマスクとして前記半導体層に前記第1の濃度より低い第2の濃度で一導電型の不純物元素をドーピングし、
前記垂直にエッチングされた第2のゲート電極を覆うようにシリコン化合物を形成し、
前記シリコン化合物をエッチングすることによって、前記垂直にエッチングされた第2のゲート電極両端にサイドウォールを形成し、
前記垂直にエッチングされた第2のゲート電極及び前記サイドウォールをマスクとして前記テーパー形状を有する第1のゲート電極をエッチングし、
前記レジストを除去しすることを特徴とする半導体装置の作製方法。
A gate insulating film is formed so as to cover the island-shaped semiconductor layer,
The first conductive film is formed on the gate insulating film,
A second conductive film is formed on the first conductive film,
A resist is formed with a tape supermarkets shape on the second conductive film,
From the resist, the by the etching the first conductive film and the second conductive film, the first conductive first gate electrodes that have a tapered shape composed of filmbeauty the second conductive film Forming a second gate electrode having a tapered shape ,
Using the first gate electrode having the tapered shape and the second gate electrode having the tapered shape as a mask , doping the semiconductor layer with an impurity element of one conductivity type at a first concentration ;
Etching the second gate electrode vertically using the resist as a mask,
Removing the resist ;
Doping the semiconductor layer with a second concentration lower than the first concentration in the semiconductor layer using the vertically etched second gate electrode as a mask;
Forming a silicon compound to cover the vertically etched second gate electrode;
By etching the silicon compound, sidewalls are formed at both ends of the vertically etched second gate electrode,
Etching the first gate electrode having the tapered shape using the vertically etched second gate electrode and the sidewall as a mask,
The method for manufacturing a semiconductor device, which comprises removing the resist.
請求項1乃至請求項4のいずれか一において、前記サイドウォールのチャネル長方向の幅を、垂直にエッチングする前記第2のゲート電極のテーパー部のチャネル長方向の幅より短くすることを特徴とする半導体装置の作製方法。 Any Oite to one of claims 1 to 4, that the width of the channel length direction of the side wall, shorter than the channel length direction of the width of the tapered portion of the second gate electrode etched vertically A method for manufacturing a semiconductor device. 請求項1乃至請求項5のいずれか一において、前記シリコン化合物として酸化シリコン、窒化シリコン若しくは酸化窒化シリコンのいずれか一を用いることを特徴とする半導体装置の作製方法。 Any one to Oite of claims 1 to 5, silicon oxide as the silicon compound, a method for manufacturing a semiconductor device, which comprises using any one of a silicon silicon nitride or oxynitride. ソース領域と、ドレイン領域と、チャネル形成領域と、前記ソース領域とチャネル形成領域との間及び前記ドレイン領域とチャネル形成領域との間にそれぞれ設けられた低濃度不純物領域とを有する島状の半導体層と、
前記島状の半導体層を覆う様に設けられたゲート絶縁膜と、
前記ゲート絶縁膜上に設けられた第1のゲート電極と、
前記第1のゲート電極上に設けられ、チャネル長方向の長さが前記第1のゲート電極より短い第2のゲート電極と、
前記第2のゲート電極のチャネル長方向の両端にそれぞれ設けられたシリコン化合物からなるサイドウォールと、を有し、
前記第1のゲート電極は、前記ゲート絶縁膜を介して前記低濃度不純物領域の一部と重なり、
前記チャネル長方向において、前記低濃度不純物領域と重なる前記第1のゲート電極の長さと前記サイドウォールの長さは等しく、
前記チャネル長方向において、前記低濃度不純物領域の端部と前記第1のゲート電極の端部とは一致しないことを特徴とする半導体装置。
An island-shaped semiconductor having a source region, a drain region, a channel formation region, and low-concentration impurity regions provided between the source region and the channel formation region and between the drain region and the channel formation region, respectively Layers ,
A gate insulating film provided to cover the island-shaped semiconductor layer ;
A first gate electrode provided on the gate insulating film,
A second gate electrode provided on the first gate electrode and having a length in a channel length direction shorter than the first gate electrode ;
Sidewalls made of silicon compounds respectively provided at both ends in the channel length direction of the second gate electrode ,
The first gate electrode overlaps a portion of the low concentration impurity region through said gate insulating film,
In the channel length direction, the length of the first gate electrode overlapping the low concentration impurity region is equal to the length of the sidewall ,
The semiconductor device is characterized in that an end portion of the low-concentration impurity region and an end portion of the first gate electrode do not coincide with each other in the channel length direction .
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